浅谈合金渗碳钢带状组织

rockston

    12Cr2Ni4A钢经渗碳并淬火回火后，不但表面有很高的强度，而且心部强度和韧塑性配合得很好。一般来说，此钢渗碳层中残余奥氏体较多。渗过碳的零件在加热到830℃～850℃并于260℃～330℃的硝盐中冷却，随后加热到500℃均热约1h后油冷，这种处理能有效地改善渗碳层组织，其变形量也较小。等温淬火和降温处理也能得到很好的渗层组织和心部性能。该钢适宜焊接(焊后应退火)；切削加工性约50%，此钢有回火脆性和形成白点的倾向。此钢淬透性好，通常用于制造负荷较高而又要求有良好韧性的重要零件如齿轮、轴等零件。但低渗碳钢的带状组织又是其质量检验的重要项目之一，它的条带组织影响渗碳效果，造成组织不均。鉴于此，该钢技术标准要求退火状态下带状组织≤2.0级，因此，需要弄清带状组织产生的原因、实质，从而有效地控制其级别，提高钢材的合格率。

1　产生带状组织的原因、实质

　　众所周知，若钢在铸态下存在严重的夹杂物偏析或热变形加工时的温度过低，则在钢中常出现沿变形方向呈带状或层状分布的显微组织，即带状组织。钢的带状组织由枝晶偏析引起的一次带状即原始带状，而固态相变产生的显微组织带状即二次带状，只有在一次带状的基础上才能形成二次带状。实际上，我们一般所观察到的带状组织系热加工后的冷却过程

中高温奥氏体沿加工方向延伸的原始枝晶偏析基础上相变形成的二次带状，并可以通过热处理来改变的。

带状组织的概念对不同的钢材有不同的含义，对低碳合金渗碳钢而言，一般均指组织带状。不同的资料对组织带状的区别做了如下陈述:带状组织是经过热加工后，低碳结构钢显微组织中铁素体和珠光体沿加工方向平移，呈层状分布的条带组织；而在亚共析钢中则是在枝晶偏析的晶轴和晶轴之间，在压力加工过程中延伸呈条带状，冷却后即形成铁素体较多和珠光体较多的条带相间的带状组织；亚共析钢中的带状组织是钢锭在凝固过程中形成的枝晶偏析(如硫、磷及合金元素的偏析)在加热过程时延伸，呈铁素体和珠光体交替的条带。以上三种定义均近似概括了低碳结构钢带状组织是与枝晶偏析相关的铁素体和珠光体条带。同时，原始带状的宽度和冷却速度是影响二次带状形成的两个重要因素。

从组织转变角度可进一步认识二次带状的成因。将12Cr2Ni4A钢加热到AC3上30℃～50℃(或更高的温度)，使其奥氏体化。由于加热温度和保温时间的不同，奥氏体的均匀程度(过冷奥氏体的稳定性程度)也不同。该钢淬透性好，过冷奥氏体很稳定(参照图112Cr2Ni4A钢过冷奥氏体转变曲线)。根据该曲线可以看到，加热到奥氏体化的钢，在冷却过程中，不同的冷却速度降得到不同的组织，有利于碳及合金元素的扩散:使先共析铁素体充分析出的冷速，将促进组织带状；而能形成含碳量在一定范围内的粒状贝氏体和马氏体的快速冷却就使组织带状的级别降低。

2　结论

　　(1)供货状态下观察到的带状组织一般是二次带状，即热加工后冷却过程中高温奥氏体沿加工方向延伸的原始枝晶偏

析基础上相变形成的。

(2)为保证供货状态(热轧材)的带状合格，钢材热加工终加工温度要足够高。热加工后应空冷到Acl以下再缓冷，如退火状态交货，退火温度应低于Ac1。

(3)热处理可以改变二次带状，对带状级别高的钢材，只要重新采用正火和Ac1以下温度的回火就可降低带状级别。