大鍛件熱處理時的冷卻工藝是決定鍛件***終性能很關(guān)鍵的一步,大鍛件的冷卻比較復(fù)雜而難以控制。材料科學(xué)對鋼性能的研究中得出的一個主要結(jié)論是:鋼的性能主要決定于組織和結(jié)構(gòu)，而對于一定成分的某一種鋼其組織決定于冷卻工藝，所以考慮大鍛件熱處理時，應(yīng)從性能—組織—冷卻工藝這個思路進(jìn)行。一般材料手冊和工廠標(biāo)準(zhǔn)中都列出了不同直徑的鍛件調(diào)質(zhì)或正火后所得到的常規(guī)力學(xué)性能等，并以此作為工廠的交貨條件，對組織并未作何要求。但作為熱處理工作者，就必須了解鋼的性能與組織之間的關(guān)系，從而通過控制熱處理后的組織,達(dá)到***后所需要的性能要求。鍛件的冷卻組織和回火后的力學(xué)性能的關(guān)系，已作了大量的研究，現(xiàn)予以概括性的討論。
大鍛件一般都是經(jīng)不同方式冷卻后，再經(jīng)回火處理后使用，所以***后的組織是由過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物再加上回火后的組織構(gòu)成，這種組織與性能之間的關(guān)系一般結(jié)論如下：
1.如果冷卻后獲得馬氏體組織，經(jīng)低溫回火后具有較高的強度、硬度和耐磨性，但塑性韌性較低。強度硬度隨鋼中碳含景的增加而提高,塑性、韌性隨之下降。馬氏體組織隨回火溫度的提高其硬度、強度下降，塑性、韌性隨之提高。一般鋼中的合金元素可使回火時的強度、硬度下降較小，而對塑性、韌性也有很大改善。馬氏體經(jīng)高溫回火后，則可得到均勻的回火索式體組織，其強度、塑性和韌性能夠得到***好的配合,即獲得較高的綜合力學(xué)性 能。
2.如果冷卻后獲得下貝氏體組織，回火后的力學(xué)性能與淬火后獲得馬氏體經(jīng)相同溫度回火時的力學(xué)性能相近，并有較高的沖擊韌性。
3.如果冷卻后獲得上貝氏體組織和珠光體組織，則回火后的強度較低，塑性也不好，即綜合力學(xué)性能較差。
4.如果冷卻后的組織中出現(xiàn)鐵素體，則回火后的綜合力學(xué)性能顯著惡化，特別是沖擊韌性顯著降低。
對于不同條件下使用的零件對力學(xué)性能的要求不同，因而對冷卻后的組織要求也不一樣,例如，發(fā)電機轉(zhuǎn)子和低壓汽輪機轉(zhuǎn)子，要求較高的常溫綜合力學(xué)性能，故淬火后要求獲得馬氏體或馬氏體和下貝氏體的混合組織；高壓汽輪機轉(zhuǎn)子要求有較高的抗鋪變能力，對于常用的鉻鉬釩鋼，要求獲得上貝氏體組織。高硬冷軋輥要求具有髙的耐磨性和承受較高沖擊載荷的能力，因而要求在一定厚度的表面硬化層中獲得馬氏體組織，其中殘余奧氏體量應(yīng)盡錆減少。
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