形变热处理是对金属材料进行形变强化和相变强化,即把压力加工和热处理相结合、是材料性能得到综合提高的工艺方法。这种方法不但能获得一般加工方法达不到的高强度和高韧性的良好组合,而且还能大大简化金属材料或工件的生产工艺过程。
一、低温形变热处理工艺
低温形变热处理也称亚稳奥氏体形变淬火。其工艺过程为:把钢加热至奥氏体状态,保持一定时间,急速冷却至Ac1以下,高于Ms点的某个中间温度实行锻压或轧制成形,随后立即淬火获得马氏体组织(见图1)。为了获得强度和韧性的良好配合,一般不希望在亚稳奥氏体的形变和随后的冷却过程中产生非马氏体组织,因而过冷奥氏体应具有足够的稳定性。
图1 低温形变淬火示意图
①奥氏体化温度
奥氏体化温度对低温形变淬火效果的影响与钢的化学成分有很大关系。奥氏体化温度对H11钢形变淬火后的性能几乎没有影响(见图2)
而对(质量分数)0.3%C-3%Cr-1.5%Ni钢则拉伸性能指标随奥氏体化温度的提高有逐步降低的现象(见图3)。
40CrNiMo钢的抗拉强度随奥氏体化温度的提高而有明显降低(见图4)。因此,在低温淬火时,应尽量采取较低的奥氏体化温度。
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二、形变前后的停留及形变后的再加热
如果奥氏体的稳定性较高,钢材奥氏体化后冷却到形变温度并保留一段时间、奥氏体不发生分解,则形变前的停留对低温形变淬火后的性能没有影响。
为获得理想强化效果,低温形变淬火的形变量应达到60%-70%以上。低温形变过后不一定必须立即淬火。事实上形变后停留一段时间不但不会影响形变淬火效果,甚至在形变后把钢件加热到略高于形变温度并在此温度保温,能进一步提高某些钢的强度和塑性(见下表)。这是由于形变后的加热和保温可使奥氏体产生晶粒多边化的稳定性。
来源:热处理小讲堂