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球化退火
球化退火是使钢获得弥散分布于铁素体基体上的细粒状(球状)碳化物组织的工艺方法。其目的为改善切削性能,减小淬火时的变形开裂倾向性,使钢件得到相当均匀的最终性能。球化退火主要应用于轴承零件、刀具、冷作模具等的预备热处理,以改善切削加工性能及加工精度,消除网状或粗大碳化物颗粒所引起的工具的脆断和刃口崩落,提高轴承的接触疲劳寿命等。中碳及中碳合金钢只当要求硬度极低而韧性极高(例如用于冷冲压坯料)时,才用球化退火。低碳钢一般不进行球化退火,否则由于硬度过低(160~170HBS)反而使切削加工性能变坏。
在工具钢及轴承钢碳化物的概念中,应包括一次(液析)碳化物、二次碳化物(由奥氏体中析出)及共析碳化物这三方面的球化。一次碳化物系铸锭枝晶偏析所引起的亚稳定莱氏体结晶的产物,颗粒尺寸较大,常沿轧制方向分布,形成偏析碳化物带,硬度高、脆性大,易引起淬火裂纹,使钢的耐磨性变差,以至工件在使用中造成表面脱落或中心破裂。一次碳化物的球化主要靠合理的锻造工艺,例如反复镦拔(相当大的总锻造比:十几、二十几以上)和适当的扩散退火来得到。
二次碳化物与共析碳化物的球化与锻造过程有关。为了使退火后能获得均匀分布的粒状碳化物,锻造后的组织应为细片状珠光体及细些断续网状碳化物(或含有少量马氏体)。如果终锻温度南过高或冷却太慢,则易引起粗大网状在化物,退火中无法消除。如终锻温度过低<800℃,碳化物易沿晶界变形方向析出而形成线条状组织,退火后将有方向性,使钢的强度降低,加工性能变坏。珠光体片较细时,球化退火时可采用较低,加工性能变坏。珠光体片较细时,球化退火时可采用较低的的温度和较短的时间。退火温度愈低、未溶解的碳化物数量越多,容易获得均匀分布的细粒状珠光体组织。珠光体片较粗时,在正常退火工艺情况下,不易获得均匀分布的细粒状珠光体。因此,为了得到良好的球化组织,必须严格控制锻造工艺过程。


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