Page 46 - 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

状组织时, 需根据铁素体条带的数量、 宽度, 以及铁 35CrMo钢调质后的显微组织形貌如图 5 所示, 可
素体条带贯穿视场的程度、 连续性确定带状组织的 见35CrMo钢的组织为贝氏体。
级别。标准中根据钢材的碳元素含量, 将图谱分为 在金属热处理过程中, 贝氏体在珠光体转变和
A~E 系, 将每个系列的带状组织分为0~5级。图 马氏体转变的温度范围内形成。超过该温度范围形
3中 Q420NE 钢中带状组织比较明显, 铁素体和珠 成的转变产物称为上贝氏体, 低于该温度范围形成

光体 交 替 呈 带 状, 依 据 GB / T 34474.1 — 2017 , 的转变产物为下贝氏体。一般在低碳合金钢锻造正
Q420NE 钢的带状组织为3级。 火过程中出现的是上贝氏体或者粒状贝氏体。图4

还可以依据 GB∕T34474.2 — 2018 《 钢中带状组 中18CrNiMo6钢的组织为上贝氏体+粒状贝氏体,

织的评定 第2部分: 定量法》 对带状组织级别进行 上贝氏体会降低锻件的低温冲击性能。在淬火时,
评定, 采用数理统计的方法, 提供了带状组织取向度 冷却速率过慢也会产生贝氏体, 图 5 中 35CrMo钢
等参数, 是一种比较科学的统计方法, 适用于除铁素 组织为因淬火冷却不足而形成的贝氏体, 在后续调
体外的其他带状组织, 使用范围较广。该标准评定 质过程中贝氏体被保留下来。
时需要随机截取5个以上视场, 然后对带状组织特
征对象的数点和截点进行计算, 再代入相关公式进
行定量计算, 最后得到钢材的带状组织级别。该方
法避免了人为的不确定因素, 但需要大量的分析计
算, 导致其使用率不高。
2.3 带状组织的改善方法
以亚共析钢为例, 带状组织形成的原因有: 在锻
造温度低于铁素体转变温度时, 铁素体从奥氏体中
图4 18CrNiMo6钢正火后的显微组织形貌
析出, 在两相组织共存的情况下继续进行锻造变形,
进而形成了铁素体和奥氏体的带状组织, 而在后续
冷却过程中奥氏体转变为珠光体, 因此, 在室温环境
下, 沿着锻件主要加工方向形成了铁素体和珠光体
的带状组织; 锻造时, 钢材中的杂质或者偏析元素沿
着主要加工方向分布, 铸锭中的粗大枝晶沿变形方
向被拉长, 并逐渐与变形方向一致, 从而形成了碳及
合金元素的贫化带, 贫化带彼此交替、 堆叠, 在缓慢
冷却的条件下, 先在碳及合金元素贫化带处析出先 图5 35CrMo钢调质后的显微组织形貌
共析铁素体, 将多余的碳元素排入两侧的富化带, 最 3.2 贝氏体的改善方法
终形成以铁素体为主的条带, 然后碳及合金元素富 对于低碳合金钢, 在正火时缓慢进行冷却, 使其
化带形成以珠光体为主的条带, 最终形成了铁素体 完全生成铁素体和珠光体, 避免产生贝氏体。
和珠光体的带状组织。 对于需要淬火的中碳合金钢, 在淬火时要快速
因此, 需要提高锻造的温度, 并延长保温时间。 进行冷却, 尽量使其完全生成马氏体, 为后续调质组
锻造时, 要多次、 多方向、 大变形量地进行镦粗和拔 织做好准备。
长, 最大限度地打碎铸锭中的枝晶和偏析, 特别是对 对于正火形成的贝氏体, 可以采用重新正火的
于大型锻件, 一定要对其进行风冷和水雾冷却, 加快 方式将其去除。对于淬火形成的贝氏体, 需要对钢
正火时的冷却速率。 材重新进行淬火处理, 并使用冷却性能更好的介质
或加快冷却介质的循环, 以去除钢材中的贝氏体。
3 低合金钢中的贝氏体
4 低合金钢中的欠热组织
3.1 贝氏体的形成原因
18CrNiMo6钢正火后的显微组织形貌如图 4 4.1 欠热组织的形成原因
所 示,可 见 18CrNiMo6 钢 的 组 织 为 贝 氏 体。 Q355NE 钢的显微组织形貌如图 6 所示, 可见
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