Page 14 - 理化检验-物理分册2020年第二期

沈正祥, 等: 矫顽力在碳钢热处理质量预评定中的应用

表 １ 高碳钢试样的热处理条件及对应的显微组织 试样的矫顽力分别为 １．４５ , １．４７kA m －１ .可以看
Tab敭１ Heattreatmentconditionsandcorres p ondin g ) 远高于珠
出马氏体的矫顽力平均值( ２．７０kA m －１
microstructuresofhi g hcarbonsteelsam p les
光体的( １．７１kA m －１ ) 和铁素体的( １．４６kA m －１ ).
试样 奥氏体化 保温 这是因为板条马氏体的位错密度非常高, 位错线相
冷却方式 显微组织
编号 温度 / ℃ 时间 / min
互聚集和纠缠, 引起周围微应力集中, 从而固定磁畴
水淬 马氏体
１ １０５０ １５ 壁, 形成较强的 钉扎效 应 [ １５Ｇ１６ ] .从 这 个 意 义 上 讲,
２ １１５０ １５ 水淬 马氏体
马氏体相的高矫顽力源于位错引起的微应力集中,
３ １０５０ １５ 空冷 珠光体 当然过饱和间隙碳原子也可能阻碍磁畴壁移动, 从
４ １０５０ １５ 炉冷 珠光体 而产生更高的矫顽力.对于珠光体相, LO 等 [ １７ ] 认
５ １０５０ １５ 球化处理 铁素体 ＋ 球状渗碳体 为铁素体基体与渗碳体片层产生的残余应力使得磁
６ １０５０ １５ 球化处理 铁素体 ＋ 球状渗碳体 畴壁更倾向于固定在渗碳体片层, 层间距越小, 两相
之间的接触面越大, 阻碍磁畴壁移动的概率越高.
２．２ 试验结果与讨论
球化处理的试样显微组织为铁素体 ＋ 球状渗碳体,
试验用高碳钢在不同热处理条件下的 ３ 种典型
其矫顽力主要源于渗碳体颗粒对磁畴壁的阻碍, 相
显微组织如图２所示.图２a ) 所示为水淬冷却获得的
对于上述两种钉扎效应, 该条件下产生的矫顽力最
板条马氏体, 图２b ) 所示为经过连续冷却获得的层状
小.因此, 不同显微组织的矫顽力大小顺序可初步
珠光体, 图 ２c ) 所示为经过球化处理 后获得的铁素
确定为: Hc 马氏体 ＞Hc 珠光体 ＞Hc 铁素体 .不同的显微组
体＋球状渗碳体.对试样的矫顽力进行测量, 得到
织或相决定了不同的矫顽力水平, 这将有助于快速
－１
１ , ２号试样的矫顽力分别为 ２．７０ , ２．７０kA m ; ３ ,
辨别钢铁件热处理后的显微组织.
４号试样的矫顽力分别为 １．７９ , １．６３kA m ; ５ , ６ 号
－１

图 ２ 不同热处理条件下高碳钢试样的典型显微组织形貌
Fi g 敭２ T yp icalmicrostructuremor p holo gy ofhi g hcarbonsteelsam p lesunderdifferentheattreatmentcondition
a martensite b p earlite c ferrite＋s p heroidalcementite
节后, 对试样的磁滞参量进行测量, 然后分析矫顽力
３ 力学性能与矫顽力的关系
与力学性能之间的定量关系.
３．１ 试验方法 表 ２ 低碳钢试样的热处理条件
试验材料为某低碳钢, 其主要化学成分 [ １８ ] ( 质 Tab敭２ Heattreatmentconditionsoflowcarbonsteelsam p les

量分 数 ) 为 ０．１６８％ C , ０．０２５％ Si , １．３４％ Mn , 试样编号 加热温度 / ℃ 保温时间 / min 冷却方式
０．０３１％ Al , ０．０１１％ Cr , ０．００７％ S , ０．０１３％ P , ７ ８００~９８０ ３０ 空冷
８ ８００~９８０ ３０ 水淬
０．００６％ Cu , ０．０１１％ Ni , ０．００５％ N , ０．０２８％ Ti , 油淬
９ ８００~９８０ ３０
０．０４８％ V . 将 试 验 材 料 加 工 成 标 准 试 样 后 分 为
３ 组, 每组对应一种特定的热处理工艺, 见表 ２ .采 ３．２ 试验结果与讨论
用通用硬度计测量热处理后试样的维氏硬度, 载荷 ３ 组试样的力学性能试验结果见表 ３ .采用水
为 ９．８N ( １k g f ); 利用２５０kN 万能拉伸试验机对试 淬、 油淬的冷却方式( 第 ８ , ９ 组), 试样显微组织以板
样的屈服强度、 抗拉强度和断后伸长率等力学性能 条马氏体为主, 其强度和硬度均较高, 塑性较差.采
进 行 测 试; 便 携 式 无 损 检 测 仪 在 磁 化 场 强 度 用空冷的冷却方式( 第 ７ 组), 试样显微组织以层状
－１ 和磁化频率 ５０MHz条件下进行误差调
８０kA m 珠光体为主, 其强度和硬度较低, 塑性明显提高.
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