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什么叫“非马”组织?有何特点?

“非马”及IGO代名词是从西方引进过来的,因此究根穷源了解英语本意,会更容易让我们认识其本质,掌握规律,提高产品的质量。


“非马”查找文献AxleTech公司SAT02-400标准中从英语“Non Martensitic Transformation”简称“NMTP”其中有涉及非马连片的等级要求。上汽通用“非马”是从其美国通用标准“Soft Skin”翻译而来,也有涉及不能有连片的要求。


“IGO”查找文献由“intergranularoxidation”缩写而来,翻译过来就是我们通常说的“内氧化”、“晶界氧化”。当然也有国内标准称其“表面氧化”,有其意但是抽象不够具体。个人更倾向于“晶界氧化”的解释。


1.“非马”与IGO的区别

从英文翻译来看“非马”是一种组织,事实上也的确是如此,需要腐蚀才能看出来,且浅腐蚀足矣。IGO是种氧化物,原则上不需要腐蚀,不过制样很关键,精抛后的长度(在500×)与仅粗抛后的长度差距很大,一般国内制样应用最多的是颗粒度为5μm的抛光剂(粗抛),有些外企(ZF)是用粗抛(5μm)+精抛(0.05μm),也有些企业使用了粗抛+浅腐蚀。图1所示为同一样块采用的不同方法制样。

图  1


当IGO使用浅腐蚀后,控制其IGO长度与外企接轨是没有问题的,不过新的问题是会把“非马”组织腐蚀出来,所以使用浅腐蚀后,在金相显微镜下“非马”组织是将IGO完全覆盖,二者无法分清,但是唯一可以确定的是,IGO的长度≤“非马”长度。这也是很多时候,我们在谈论“非马”和IGO长度概念时很容易混淆的原因之一。


IGO的产生,本质上讲是因为气氛中有氧,气氛炉控制碳势会通入空气(降碳势),就会提供氧化条件,从而形成IGO。而“非马”组织是由于IGO的产生所致,机理是IGO的产生导致材料合金元素以氧化物的形式析出至晶界,晶格内合金元素降低,淬透性就会变差,就需要更大的冷却速度才能转变成全马氏体,加上晶界氧化物的聚集,类似在晶界处形成隔热层,影响冷却(注:参考氧化皮或氧化物对淬火质量的影响)。


我公司是专业制造齿轮的企业,很少遇到搞不定的齿轮,但恰遇到一种Mn-Cr材料系列的齿轮,就是容易“非马”超标。“非马”长度超差(超过0.02mm),且“非马”连片,这是不允许的。经过我们的努力终于从工艺上攻克了这个难题,现将改善前后的金相图片及工艺展示给大家。图2为改善前后“非马”长度的对比,图2a中“非马”长度最大0.024mm且连片,图2b中“非马”长度最大0.0173mm,无连片。图3为改善前后工艺对比。

(a)改善前


(b)改善后

图  2


(a)改善前


(b)改善后

图  3

通过这次工艺改善,满足了“非马”0.02mm以内且不连片的要求,探明了改善“非马”的方向。


2.“非马”及IGO长度改善

“非马”及IGO长度改善经验总结如下:


(1)硬件改善

通过气氛改善,气氛炉使用RX发生器(有相关研究文献不再冗述),或直接换成真空渗碳淬火炉(全程无氧,IGO最佳没有“非马”)。


(2)软件改善

调整工艺参数,压缩工艺时间,降低产品在气氛炉中被内氧化的作用时间(笔者正在使用)。


3.“非马”连片改善

“非马”连片改善经验总结如下:


(1)硬件改善

换快油,提高冷速,效果比较明显。“天下武功唯快不破”,冷却速度只要足够快,即使产生IGO,也不会产生“非马”组织(有条件的厂家可以试验“非马”连片的工件,重新加热淬盐水)。由于我厂热处理是新建立的新生产线,只有两种慢油可选择:好富顿MT355和G油,众所周知好富顿还有快油K油和K2000供大家选择。快油的效果肯定会比慢油好,当然量产件要做变形验证。切记,在变形及开裂风险可控的前提下,产品质量(性能)是由冷却速度决定的。


(2)软件改善

提高淬火温度,相当于提高过冷度,从而增加了冷却速度(笔者正在使用)。


4.期望

气氛的改善还可以通过研究最佳气氛配比,让空气尽可能少通入炉内,而又能起到调节碳势平衡,这是个课题。笔者没研究出来,就想了个简单粗暴的办法,压缩工艺时间,这只能算取巧,不能算精进。


任何改善立足于现实而超越现实就是精进,众多厂家肯定有硬件条件比我们更完善的,相信在此基础上会比我们做的更好,也希望大家都能做得更好,这就是笔者理解的“中国制造”,也是撰写本文的初衷。

作者:王文斌

单位:双环传动(嘉兴)精密制造有限公司

来源:《金属加工(热加工)》杂志

20CrMnTi 930渗碳 直接830淬火,图中黑色是非马吗?

非马组织-1.jpg

非马组织-3.jpg

非马组织-2.jpg

第二张图片可以看到铁素体条间黑色组织,这种区域评定为贝氏体 

 

但是网状铁素体旁边的黑色还能评定为贝氏体 

 就不敢肯定了。


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