Page 45 - 理化检验-物理分册2023年第十一期

闫鹏程, 等: 锻件钢中缺陷组织的改善方法

图1 20钢的显微组织形貌 图2 20钢正火处理后的显微组织形貌
1.2 魏氏组织的评定方法 存在典型的带状组织。
依据新修订的 GB / T13299 — 2022 《 钢的游离 带状组织沿轧制或者锻造方向延伸排列、 呈层状

渗碳体、 珠光体和魏氏组织的评定方法》 对魏氏组织 分布, 形同条带的铁素体晶粒与珠光体交替呈带状
的级别进行评定。标准中明确了试样的取样位置, ( 见图3 )。带状组织产生的原因是钢材在热变形后
试样检验面垂直于钢带或钢板的纵轴。该方法适用 的冷却过程中发生相变, 铁素体优先在枝晶偏析和非
于碳元素质量分数为 0.15%~0.50% 的钢材, 选取 金属夹杂处延伸, 形成铁素体条带, 铁素体条带之间
试样检验面上最严重的视场进行评级。根据碳元素 为珠光体, 两者相间成层分布, 最终产生了带状组织。
含量将图谱分为 A 系和 B系, A 系适用于碳元素质 带状组织的存在破坏了钢组织的均匀性, 形成
量分数为0.15%~0.30% 的魏氏组织评级, B 系适 各向异性, 加工时, 带状组织边界易发生开裂。对于
用于碳元素质量分数为0.31%~0.50%的魏氏组织 需进行后续热处理的零件, 带状组织会使其热变形
评级。评级时根据图谱中有无魏氏组织以及魏氏组 程度加剧。因此, 带状组织会降低钢的横向塑性、 冲

织的形貌特征, 将魏氏组织分为 0~5 级, GB / T 击韧性和断面收缩率, 造成产品的冷弯性能不合格、
13299 — 2022中表3给出了各级别魏氏组织的具体 冲压废品率高、 热处理时容易变形等不良后果。产
描述。 品标准通常会根据用途规定其允许的带状级别。
1.3 魏氏组织的改善方法
可以采用改变塑性变形程度、 降低加热温度、 降
低冷却速率、 改变热处理工艺等方法来消除魏氏组
组织。正火处理的具体方法为: 将工件加热至奥氏

体转变温度以上( 30~50 ℃ ), 保温一段时间后, 将
工件从炉中取出, 在空气中进行喷水、 喷雾、 吹风冷

却等处理。
对20钢进行正火处理后可得到正常的铁素体+
珠光体组织, 其中大部分铁素体呈块状, 少量铁素体
呈针状, 魏氏组织为2级( 见图2 )。 20钢经正火处理 图3 Q 420NE钢的显微组织形貌
后, 其魏氏组织级别明显降低, 材料的屈服强度为 2.2 带状组织的评定方法

320MPa , 抗拉强度为489MPa , 断后伸长率为30% , 依据 GB / T34474.1 — 2017 《 钢中带状组织的

评定 第1部分: 标准评级图法》 对带状组织级别进
0℃条件下的冲击吸收能量为152 , 143 , 148J 。
行评定。该标准中明确了带状组织评定时试样的取
2 低合金钢中的带状组织
样位置及试样的检验状态, 试样检验面应平行于钢
2.1 带状组织的形成原因 材的纵轴。该标准适用于碳元素质量分数不大于

Q420NE 钢锻件的生产工艺为: 始锻温度为 0.60%的钢材, 实际视场直径为 0.80mm , 选取试样

1150~1200℃ , 终锻温度为800~850 ℃ , 正火温 检验面上各视场中最严重视场与评级图谱进行对比

度为900℃ , 回火温度为620℃ 。对 Q420NE 钢进 评级。评级图谱中带状组织由白、 黑两类组织组成,

行金相检验, 结果如图 3 所示, 可见 Q420NE 钢中 白色是铁素体, 黑色是第二类组织。当评定钢中带
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