1、热处理制度对 T10 钢组织和硬度的影响实验一、实验目的1. 论述 T10 钢球化退火和 780淬火后的组织和硬度。2. 探索了改变原始组织和热处理工艺（淬火温度）对其的影响。二、概 述T10 钢是一种最常用的工模具钢，热处理后要求有高的硬度 5965HRC、强度、耐磨性及适当的韧性等；T10 钢 ACm 为 800，通常采用球化退火、Ac1+(3050) 淬火及 170200 回火的传统热处理工艺。通常认为这可使钢获得具有最佳配合的强度和韧性。一些工厂的生产实践表明，T10 钢制冷变形模具使用寿命较低，易出现壁裂、崩刃和折断等，以致过早报废。为此，我们探索改进 T10 钢的热处理工艺。三、实
2、验步骤二 实验过程1.试验方法试验用 T10 钢的成分见表 1。选用粒状珠光体及片状珠光体两种原始组织，前者试样仅用 780传统工艺淬火，而后者试样则用 740、780、840、900四种淬火温度，随后进行机械性能检测试验。表 1 T10 钢的化学成分成分 C Si Mn P S含量 1.026 % 0.22% 0.22% 0.21% 0.15%2.试样的热处理2.1 预备热处理2.2.1 正火T10 钢的 ACm 为 800，正火温度约为 ACm +3050，故取 840。用下列经验公式计算加热时间： aKDT公式中 T加热时间，min ；a加热时间系数，min/mm， （碳钢取 0.81.
3、2 minmm-1） ；K装炉修正系数；D工件有效厚度， mm。正火工艺参数见表 2，工艺曲线见图 1。表 2 正火工艺参数工艺 正火加热温度/ 保温时间/min 冷却方式 正火炉参数 840 40 空冷 箱式炉图 1 正火工艺曲线时间 t/min840550温度T/正火后组织图见图 2图 2 正火后组织（400）2.1.2 球化退火T10 钢锻坯经 10kw 箱式电炉等温球化退火，在 770 保温 2 h，再冷到 680，保温 4 小时，出炉空冷。机械加工后的机械性能、淬透性及金相试样，一部分按传统工艺热处理，以作对比。球化退火工艺参数见表 2。球化退火工艺曲线见图 3。时间 t/min4h
4、770温度T/6802h图 3 球化退火工艺曲线球化退火后组织如图 4 所示图 4 等温球化退火后组织（400）2.2 最终热处理所有试样在箱式炉内进行最后热处理，等温球化退火试样淬火加热 780，正火试样淬火加热分别为 740、780、840、900 保温，用水淬火，200回火，然后磨加工到规定尺寸。每种工艺每个试验都取 4 个试样的平均值。最终热处理工艺参数见表 3。用下列经验公式计算淬火加热时间： aKDT公式中 T加热时间，min ；a加热时间系数，min/mm；碳钢取 0.81.2 minmm-1K装炉修正系数；D工件有效厚度， mm。表 3 T10 钢最终热处理工艺规范淬火序号 原
5、始组织加热温度/时间/min 冷却介质 淬火炉1 7402 7803 8404片状珠光体9005 粒状珠光体 78030 水 箱式炉片状珠光体在淬火后组织如图图 5740淬火（400 ）780淬火（400 ）840淬火（400 ）900淬火（400 ）图 5 片状珠光体在淬火后组织粒状珠光体淬火后组织如图 6780淬火（400 ）图 6 粒状珠光体淬火后组织3.性能试验方法检测各零件的硬度及观察各个显微组织，在 HR150A 型洛氏硬度计上测定其硬度值，在 XJL02 型金相显微镜上拍摄显微组织照片及测晶粒度。其它机械性能试样断后也进行显微组织观察，并测了试样心部硬度。淬火后硬度、晶粒度和组织
6、检测结果见表 5。序号 原 始组 织热处理规范硬度（HRC）金相组织1 740淬火51 细针状 M+细板条M+Ar+碳化物2 780淬火52 细针状 M+细板条M+Ar+碳化物3 840淬火53 针状 M+Ar4P 片900淬火50 针状 M+ Ar5 P 粒 等温球化+780淬火52.5 针状 M +Ar三 结果分析1 组织分析改变 T10 钢原始组织及奥氏体化温度,导致了马氏体组织结构发生变化。（1） 当原始组织为片状珠光体时,在 740、780加热未完全奥氏体化，奥氏体含碳量不高，得到细针状、细小板条状马氏体；在 840、900淬火后，碳完全融入奥氏体中，得到针状马氏体, 且由于温度升高
7、，得到的组织较 740、780 淬火后组织粗大；900在淬火时，温度过高，奥氏体晶粒粗大，晶界过热，所以淬火后晶粒更加粗大，晶界出现弱化现象，如图 5。（2） 当原始组织为粒状珠光体时,780淬火后的马氏体形态为针状马氏体，其组织较均匀，如图 6。4.2 硬度分析奥氏体化温度升高，奥氏体中碳含量增加，使硬度值有所增加，故 740、780、 840 的硬度逐渐增加 ；900加热，Ar 晶粒粗大淬火后得到组织硬度反而降低。四 结 论综上所述，与传统球化退火工艺相比，片状珠光体淬火得到的组织硬度与其不同，在与传统工艺相同淬火温度得到的组织，硬度较传统工艺稍小，但在840下可得到硬度更大的组织。随温度增加，片状珠光体组织淬火后硬度逐渐增加，在 840淬火时硬度达到最大，在 900淬火会因为组织过于粗大而使硬度降低。
