渗碳件等温淬火的等温温度如何确定？

孤鸿踏雪

进来坛子里有帖子提到渗碳件等温淬火问题。那么根据等温淬火的定义：
   等温淬火  把钢件加热使其奥氏体化并均匀化后，迅速冷却到给定的贝氏体转变温区的某一温度，并在该温度保持一定时间使其进行等温转变，形成贝氏体组织然后取出置于空气中冷却的热处理工艺。等温淬火一般在300～500℃之间某一温度的盐浴或金属浴（铅浴）中进行，又称贝氏体淬火。由于贝氏体转变是不完全的，故实际等温转变后空冷过程，尚有少量马氏体形成，故实际等温淬火组织应为贝氏体+少量马氏体+少量残余奥氏体的复相组织，这是一种强韧化组织。等温时间应包括由淬火温度至等温温度的冷却时间，均温时间和贝氏体转变时间。等温淬火后无需再进行回火。等温淬火主要用于C曲线远离纵轴的合金钢。
   而众所周知，渗碳钢件渗碳后，由于渗碳层和渗碳层以内的心部实际上变成了成分（主要是含碳量）完全不同“材料”，严格地说，即使渗碳层，其含碳量由表及里也是渐次变化的，导致每一层次的C曲线贝氏体转变温区也不相同，所以确定等温淬火的温度以什么为依据是值得深入探讨的！另外，不少人将等温淬火和分级淬火混为一谈，二者相对与普通单液淬火而言都具有降低变形开裂倾向的作用，所以，所选择的等温温度如何选择？是等温淬火还是分级淬火？

霜月

从目前渗碳零件常用的热油淬火来看，我认为主要是优化表面组织。

Diego001

这个问题我们公司在热处理的时候也在讨论，不过没有什么实际的讨论结果！！

es2004

只是针对某种材料而言，比较适合于等温淬火，比如说18CrNiMo7-6,这种材料有它特殊的地方。

至于等温淬火的温度，不像普通淬火温度要求那么高，在某个范围内就OK

怎么突然想到这个问题？楼主开始接触风电齿轮了？

孤鸿踏雪

回复 3# es2004


    能否以17CrNiMo7-6为例，讲解一下它的等温淬火温度？是等温淬火，还是分级淬火？

197971500

这个主题很好，希望更多的大侠进来探讨。

es2004

回复  es2004


    能否以17CrNiMo7-6为例，讲解一下它的等温淬火温度？是等温淬火，还是分级淬火？
孤鸿踏雪 发表于 2010-9-2 07:01

没有必要死抠是“等温”还是“分级”哈，呵呵，渗碳最重要的是在合适的部位得到合适的组织。

不了解材料，工艺也就无从谈起

霜月

按手册上的定义：钢件加热使其奥氏体化后淬入低于Ms点以下50~100℃的热浴中等温保持，待内外层的均温后 取出空冷，以获得马氏体的淬火方法，叫马氏体等温淬火。
钢件加热使其奥氏体化后淬入高于Ms点温度的热浴中等温保持，待内外层的均温后取出缓冷到室温，以获得马氏体的淬火方法，叫马氏体分级淬火。
渗碳件表层属高碳（合金）钢，Ms点低，心部Ms高，由此我认为渗碳件常用的是马氏体等温淬火。

es2004

按手册上的定义：钢件加热使其奥氏体化后淬入低于Ms点以下50~100℃的热浴中等温保持，待内外层的均温后 取出 ...
霜月 发表于 2010-9-2 22:04

    专家说得很对，那么现在的问题是，渗碳等温淬火到底是为了优化心部组织，还是为了优化表面组织？

    如果看过了18CrNiMo7-6材料的C曲线，相信所有的疑惑都迎刃而解了

孤鸿踏雪

回复 8# es2004


    个人认为：渗碳后等温淬火主要目的还是为了控制变形量。

孤鸿踏雪

从目前渗碳零件常用的热油淬火来看，我认为主要是优化表面组织。
霜月 发表于 2010-9-3 17:10

    热油淬火为什么组织能得到优化？

es2004

回复  es2004


    个人认为：渗碳后等温淬火主要目的还是为了控制变形量。
孤鸿踏雪 发表于 2010-9-3 06:59

    这种渗碳等温淬火，用得最多的是在风电大型齿轮上，其磨削余量至少在0.5mm以上，变形对风电齿轮而言，并不是主要考虑的问题。

  风电齿轮因为有20年使用寿命的要求，因此对金相组织的要求比较苛刻，这种材料也有特殊之处，采用等温淬火是基于长周期疲劳寿命的考虑。

  在欧洲使用比较广泛的是热油淬火，一般选用德润宝的热油中的两种牌号，老外并不强调是等温还是分级，因为死扣定义没有实际意义。

es2004

热油淬火为什么组织能得到优化？
孤鸿踏雪 发表于 2010-9-3 18:32

    组织的确是得到了优化，呵呵，至于优化的是哪里，又是怎么样优化的，还是要先了解这种材料

追求卓越

进来坛子里有帖子提到渗碳件等温淬火问题。那么根据等温淬火的定义：
   等温淬火  把钢件加热使其奥氏体化 ...
孤鸿踏雪 发表于 2010-9-1 16:01

    我觉得应该是稍低于马氏体温度的淬火。
当时接触天津东庵，他们作的轿车变速箱采用盐浴淬火，大约在210-220度吧，就是稍低于马氏体点的淬火来减少变形。

孤鸿踏雪

回复 7# 霜月


    这种所谓的“马氏体等温淬火”所得到的组织应该是马氏体+残奥的复相组织。其中的马氏体是分两段形成的：即在工件自Ms点开始降至Ms点以下50~100℃的温度范围，先形成一部分变温马氏体，在等温过程中并不形成马氏体，这里的等温也不会形成贝氏体，等温的作用就是使工件内外温差缩小，降低淬火应力，等温结束出浴后，在空冷至室温过程中，再形成一部分马氏体。由于等温（实际上一种均温行为），使先前的马氏体转变一度终止，导致未转变的奥氏体陈化稳定，所以后来形成的马氏体数量很少。这种“马氏体等温淬火”与直接淬冷至室温的马氏体淬火相比，其特点是：所得到的马氏体与残奥数量比例不同，马氏体数量有所减少，而残奥数量有所增加，具有强韧化效果，同时工件变形量有所减小。

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1  用材料渗碳后冷却方式来探讨“马氏体分级淬火、马氏体等温淬火”个人认为本身就不好界定，因为材料渗碳后表面和心部变成了2大类材料（把渗层简约成一种材料），MS、Mf完全不同，不能用定义来硬套。
2  个人理解无论是马氏体分级淬火、还是马氏体等温淬火主要是为了“控制畸变”，而不应该是为了控制组织，因为这两种工艺都会增加残奥的量，而不会对晶粒大小产生影响。
3  渗碳后在120-150℃热油中等温淬火、220-260℃硝盐中等温淬火都应该属于“分级淬火”较为稳妥，因为在淬火等温时间段内渗碳层一般不发生贝氏体、马氏体相变，而是在随后冷到接近室温时才发生马氏体相变，由于进行了热分级，稳定了奥氏体，所组织中残奥会多一些。
       个人观点，敬请指正。

孤鸿踏雪

组织的确是得到了优化，呵呵，至于优化的是哪里，又是怎么样优化的，还是要先了解这种材料
es2004 发表于 2010-9-3 20:41

    所谓优化组织：是指在Ms点以上某一温度等温，先形成一部分贝氏体，然后出浴空冷，由于贝氏体转变的不彻底性，使工件温度降至Ms点以下后，未完成贝氏体转变的奥氏体开始形成马氏体，同样由于等温停留，导致奥氏体陈化稳定，即使使工件冷至Mf点，奥氏体也不可能完全转变成马氏体，所以最终组织为：贝氏体+马氏体+残奥。这是一种典型的强韧化复相组织。
  所以，在Ms点以上的等温淬火才是真正意义上的等温淬火，或者叫贝氏体淬火，在Ms点以下的等温，等温过程并不发生组织转变，而是在等温前和等温后才两次发生马氏体转变，这实际上有点类似“断续淬火”的作用。
  由于不同材料的贝氏体和马氏体转变温区不同，渗碳后，渗碳层与心部的贝氏体和马氏体转变温区也不同，所以，选择的等温温度是关键，只看到人家搞“等温淬火”，其实并不了解其中奥妙，所以有必要澄清等温淬火的基本概念，并不是死抠字眼。

es2004

所谓优化组织：是指在Ms点以上某一温度等温，先形成一部分贝氏体，然后出浴空冷，由于贝氏体转变 ...
孤鸿踏雪 发表于 2010-9-4 19:25

    杨工说得很正确，终于出现“贝氏体”了！
就个人了解的一些情况简单说说吧，可能涉及到某些其它公司的技术机密，请见谅！
1、对于18CrNiMo7-6这种贝氏体钢而言，Ms点高达400度，等温温度全在Ms点以下。等温淬火是为了得到更好的心部组织，从而提高齿轮的疲劳寿命，在同等强度下，下贝氏体的疲劳性能比低碳马氏体要好得多。
2、至于表面马氏体如何细化、残余奥氏体数量等，自有其他的方法。但有一点可以确定，老外是绝对不会为了细化表面组织，而去采用什么渗碳后两次淬火、亚温淬火的。因为那样会带来新的问题。从国外风电齿轮来看，只有直接淬火才能满足其技术要求！
3、一些较大的做等温淬火的情况
西门子机械传动（现在叫Winergy，原赫赫有名的德国FLENDER，全球最大的风电齿轮箱生产商），淬火介质Petrofer 875，使用油温100-140度。
比利时HANSEN，全球第二的风电齿轮供应商，淬火介质Petrofer 1475（该介质国内不卖），使用油温120度以上。
德国Rexroth（博士力士乐），硝盐淬火。
至于国内的，包括天山重工、德阳二重都有渗碳后硝盐等温淬火的，最高的使用温度到200度。

T透的水滴

大家讨论的等温淬火，实际主要i目的主要是减小工件变形，残余A的多少和淬火时的问题又有很大的关系目前国内生产淬火油的厂家，提供与客户的等温淬火油主要是减小变形量，没有考虑淬火后会产生复相的可能

孤鸿踏雪

回复 18# es2004


      这要看具体情况。比如讲，一定成分的20CrMo这种材料，未渗碳前其贝氏体转变温度约在400~580℃范围，Ms=380℃，Mf=280℃；渗碳后，其贝氏体转变温区大约在150~500℃范围，Ms=100℃，则对于表层而言，如果渗碳后采用120℃的热油等温，可先生成一定数量的下贝氏体，当产品结束油冷出油后，冷至100℃~室温的过程中，才形成马氏体。当然，会有一定数量的残奥。而对于“心部”而言，其在120℃等温时，只是在380~120℃范围形成一部分马氏体，等温过程，则根本不发生组织转变，在等温结束后的空冷过程中，在空冷之低于100℃的某一温度，再次发生马氏体转变。所以20CrMo渗碳后若采用120℃热油淬火，最终形成的组织是贝氏体+马氏体+残奥；
   但对于20CrMnTi，其渗碳前的贝氏体转变温区为400~520，Ms=374℃，渗碳后渗碳层的贝氏体转变温区变为270~450℃，Ms=185℃，如果仍然采用120℃的热油或130℃的硝盐浴淬火，其渗层组织和心部组织就可想而知了。