T10A钢球化退火工艺对组织和硬度的影响

毕业论文题目：T10A钢球化退火工艺对组织和硬度的影响学院：专业：班级：学号学生姓名：导师姓名：完成时间：诚信声明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名：日期：年月日毕业设计（论文）任务书题目：T10A钢球化退火工艺对组织和硬度的影响姓名学院专业材料成型班级学号2指导老师职称教研室主任一、基本任务及要求：1．分析、归纳T10A钢的成分特点、组织转变规律、热处理工艺及主要工艺参数、性能特点及应用；2．确定T10A钢常用的球化退火工艺及其主要参数，画出其球化退火工艺曲线，并分析其将获得的金相显微组织及大致的硬度；3．根据所确定的球化退火工艺及其主要参数，进行T10A钢的球化退火工艺操作和试验研究，测定球化退火后的硬度，分析其硬度变化的原因；4．对球化退火后的T10A样品进行金相显微组织分析，确定其金相显微组织的基本组成，并分析其球化退火工艺及其主要参数对显微组织和硬度的影响规律。二、进度安排及完成时间：1.2012年2月27日～3月18日，查阅资料、撰写文献综述和开题报告；2.2012年3月19日～4月01日，课题调研、资料收集、方案设计；3.2012年4月02日～4月29日，试验研究及结果分析；4.2012年4月30日～5月20日，撰写毕业论文；5.2012年5月21日～6月03日，将毕业论文送指导教师审阅、评阅教师评阅；6.2012年6月04日～6月17日，毕业论文答辩和资料整理。目录摘要………………………………………………………………………………ⅠAbstract……………………………………………………………………………Ⅱ第1章绪论………………………………………………………………………11.1引言……………………………………………………………………11.2论文研究背景及目的…………………………………………………21.3本课题的研究内容及试验手段………………………………………3第2章试验过程及分析………………………………………………………42.1球化退火工艺方案…………………………………………………42.2试验设备…………………………………………………………42.3试验过程……………………………………………………………72.3.1试样的准备…………………………………………………72.3.2试样的热处理工艺过程…………………………………………72.3.3试样硬度值的测试……………………………………………122.3.4试样的磨制……………………………………………………122.3.5试样的抛光……………………………………………………132.3.6试样的浸蚀……………………………………………………142.3.7显微组织的观察………………………………………………14第3章试验结果及分析…………………………………………………………153.1力学性能试验……………………………………………………153.2金相显微组织分析……………………………………………153.3球化退火的综合分析及其实际应用…………………………18结论………………………………………………………………………………21参考文献…………………………………………………………………………22致谢………………………………………………………………………………23IT10A钢球化退火工艺对组织和硬度的影响摘要：通过试验分析T10A钢的成分、组织、性能以及应用，并对T10A钢进行普通球化退火和等温球化退火处理，接着对热处理后的试样进行硬度测试和显微组织观察分析，研究普通球化退火和等温球化退火工艺对T10A钢在组织、性能及应用方面的影响，结果表明，T10A钢球化退火后得到了在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。T10A等温球化退火后的硬度略低于普通球化退火处理后的硬度，硬度随球化退火温度的升高而升高。T10A等温球化退火后的组织较于普通球化退火处理后的的组织更加均匀，因此等温球化退火的切削性能比普通球化退火钢更佳，等温球化退火的综合力学性能优于普通球化退火。关键词：T10A钢；球化退火；显微组织IIInfluencetoStructureandHardnessofT10ASpheroidizingAnnealingProcessAbstract:Firstly,testingandanalysingthecomposition,microstructure,propertiesandapplicationoftheT10A.Thendoordinaryspheroidizingannealingandisothermalspheroidizingannealingtoit.Thirdly,dothehardnesstestandmicrostructureobservationandanalysistotheheattreatedsamples.Throughallofthosemethods,exploretheinfluenceofordinaryspheroidizingannealingandisothermalspheroidizingannealingtothestructure,propertiesandapplicationsofT10A.Theresultsisthat,afterT10Asteelballannealing,thereisglobularorgranularcarbideorganizationwhichisuniformlydistributedintheferritematrix.Afterisothermalspheroidizingannealing,thehardnessofT10Aisslightlylowerthanthatafterordinaryballannealing.Anditbecameharderwiththerisingofspheroidizingannealingtemperature.Afterisothermalspheroidizingannealing,thestructureofT10Abecomemoreuniformthanthatafterordinaryorganization.SothecuttingperformanceofT10Aafterisothermalspheroidizingannealingisbetterthanafterordinaryspheroidizingannealing,andthecomprehensivemechanicalpropertiesarealsobetter.KeyWords：T10Asteel；Ballannealing；microstructure1第1章绪论1.1引言钢铁材料在国民经济中占有十分重要的地位,它们的应用非常广泛。在实际使用或生产加工过程中,人们对钢铁材料提出了各种不同的性能要求,单凭原始材料的性能已经满足不了工程技术上的要求。例如:为了便于切削加工就要求材料的硬度适当降低,以节约机械加工时的刀具消耗和提高劳动生产率；为使零件耐磨损,延长使用寿命,就要求其具有较高的硬度；为使零件能在有腐蚀性气体的环境中长期工作,就要求其具有一定的耐腐蚀性等。为满足这些性能要求,除了合理地选用材料外,还要进行热处理,如此才能充分发挥钢铁材料的性能特点。由此可知,热处理在机械制造业中占有十分重要的地位。热处理是机械工业的一项重要基础技术，通常如轴、轴承、齿轮、连杆等重要的机械零件和工模具都是要经过热处理的，而且，只要选材合适，热处理得当，就能使机械零件和工模具的使用寿命成倍、甚至十几倍的提高。热处理对于充分发挥金属材料的性能潜力、提高产品的质量、节约材料、减少能耗、延长产品的使用寿命、提高经济效益都具有十分重要的意义。据统计，在机床制造中有60%～70%的零部件要经过热处理；在汽车、拖拉机制造中有70%～90%的零部件要经过热处理；各种工具和滚动轴承等则100%的要进行热处理[1]。随着近几年机械切削加工和冷镦模的高速发展，刀具材料及模具材料的发展也非常迅速，出现了很多新型的材料。其中碳素工具钢，特别是T10A所独有的价格便宜易切削、耐磨等特点使其在刀具及冷镦模中依然占有很大比例。但碳素工具钢的一些缺陷也使得它在发展迅速的机械行业有一定的局限性。通过低淬透性冷作模具钢，高级高碳工具钢，优点是可加工性能好，价格便宜，来源容易，但是淬透性较差，淬火变形大，因为钢中含有合金元素少，回火抗力低，因而承载能力低。虽有高的硬度和耐磨度，但是小截面工件韧性不足，大截面段坯有残余网状碳化物倾向。完全球化的最低加热温度740℃，最佳等温温度690～720℃，出现片状碳化物的加热温度780℃，受热软化温度250℃，淬硬深度为水淬15～18mm，油淬5～7mm。该钢在退火状态下进行粗加工，然后淬火低温回火至高硬度，再精加工。获得高的耐磨性和镜面抛光性。进行低碳马氏体低温淬火，使具有较高的耐磨星河强韧性，预防和减少变形和开裂现象[2]。21.2论文研究背景及目的热处理工艺一般分为最终热处理和预先热处理。预先热处理是为了消除或改善前道工序引起的某些缺陷，为最终热处理最好准备，退火和正火是工件预先热处理的主要手段。钢的退火和正火均为普通热处理的基本工艺，主要用于铸、锻、焊毛坯的预先热处理，以及改善机械零件毛坯的切削加工性能。球化退火是不完全退火的一种特例。球化退火是不完全退火的一种特例，目的是将共析及过共析钢中的片状碳化物转变为状碳化物，使之均匀分布于铁素体基体上。碳化物由片状变为球状后有以下优点：硬度降低，使钢的可加工性得到改善；加热时球化碳化物溶入奥氏体较慢，奥氏体晶粒不容易长大，故有较宽的淬火温度范围；淬火后得到隐晶马氏体，残留奥氏体量较少，并保留一定量的细小均匀分布的球化碳化物，淬火开裂倾向性较小；塑性、韧性较好，冷成形加工得到改善。球化退火主要用于碳含量高于0.6%的高碳工具钢及轴承钢等，目的是改善可加工性，并为最终热处理做好组织准备。有时为改善低中碳钢的冷成形性，也可采用球化退火[6]。实践表明，加热时奥氏体成份越不均匀，退火后越容易得到球化组织。将过共析伪片状珠光体加热到略高于Ac1温度短时间保湿后，得到奥氏体加未溶渗碳体。此时，渗碳体已不是完整的片状，而是厚薄不平，凹凸不平，有些地方已经溶解断开。延长保湿时间，这些未溶渗碳体将渐趋向于球化。T10A钢是一种应用广泛的工具、量具、冷作模具钢，它具有高硬度、高强度、高耐磨性和淬火变形小等优点[9]。然而，由于其硬度值较高，难以进行切削加工，故在生产中用T10A钢制作冷镦凸模时极易出现崩刃、折断及淬火开裂等现象。因此在实际的工业生产中，经常采用等温球化退火的方法来细化晶粒、降低硬度、改善切削加工性能，为淬火做好组织上的准备。但常规的等温球化退火工艺方法，由于加热温度高、保温时间长、工艺复杂，使T10A钢中碳化物仍呈粗细不同、大小不一、分布不均的现象。而它们是引起变形开裂的主要原因，直接影响着产品的质量和使用性能，故进一步改善T10A钢的切削加工性能，预防开裂倾向已成为工业生产中亟待解决的问题。1.3本课题的研究内容及试验手段本课题通过了解T10A钢的成分、组织、性能、应用等方面的基本知识，以相关金属学与热处理及金属材料学的理论作为指导，拟定了T10A钢的完全退火和正火工艺，并通过实际的热处理工艺进行试验操作，分析普通球化退火与等温球化退火对T10A钢的组织和性能的影响。并通过分析其金相显微组织及组成，测定硬度值来对T10A钢普3通球化退火和等温球化退火工艺，从使用性、工艺性、经济性三个方面进行综合分析，并说明其在实际生产中的主要应用