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提高回火温度可缩短保温时间

回火是受扩散控制的,组织转变不仅取决于温度,也取决于时间。二者相比,温度是第一位的,时间是第二位的,但丝毫不能小视时间的作用,因为矛盾在一定的条件下会发生转换。有一些转变到一定温度才发生,如残留氏体的分解要在200℃以上,Fe3C碳化物的析出要在400℃以上,铁素体的再结晶要在600℃以上等等,都表明了回火温度的决定性影响。但所有的回火转变都可以在一定温度范围内发生,在该范围内,较低温度长时间与较高温度短时间发生的组织转变可能有相同的效果,这就为高温回代替低温回提供了理论依据。碳钢和低合金钢的回火常分为低温、中温、高温回火三类。回火温度在Ac1以上的高温回火法则没有低、中、高温之分。其选择原则是短时高温回火和长时间低温回火达到相的组织和力学性能。图1T8Mn钢淬火后不同回火温度、回火时间对硬度的关系图,时间以对数坐标表示,在大部分时间范围内硬度变化接近手直线,钢的回火时间在10s以内时,回火后的硬度即发生快速变化,在110min时,硬度变化相对较慢,但变化仍然很大,而在12h内变化较小。


由图1可以发现,无论是低温、中温、高温回火,硬度的变化都是在极短时间内完成的,时间越长变化越缓慢,高温快速回火正是根据这一现象提出的。

淬火钢的回火温度及时间对硬度的影响

回火过程中马氏体的分解需要很大的激活能,据计算,马氏体分解激活能为4.1868×33000J/mol,因此,马氏体在室温下是相当稳定的。有人做过试验,在室温下放置6年多,淬火马氏体才半分解。要节能必须缩短回火时间提高回火温度,以便使激合能高的马氏体,在高温短时间内快速分解,从而获得满意的力学性能。具体表达式为:


TKs+AsD……(1

式中T——回火时间,s

Ks——回火时间基数,s

As——回火时间系数,s/mm

D——工件的有效厚度或直径,mm


例如,45钢在860℃温度快速回火时,选Ks=30sAs=0.3D10mm,则T30+0.3×1033s),即回火时间为33s,回火后硬度为52HRC,若用传统的200℃×(11.5h回火,回火后的硬度也是52HRC


175Mn钢(0.75%0.72%MnT8Mn)当回火参量不变时,采用不同回火温度和保温时间回火后的硬度和力学性能对照表。

1  回火温度和回火时间对75Mn钢力学性能的影响

力学性能

435℃×120min

450℃×30min

480℃×10min

510℃×1min

硬度HRC

40

40

40

40

σb/MPa

1401

1450

1411

1470

σs/MPa

1196

1274

1205

1274

δ(%

9

8.5

8.5

9.5

ψ(%

35.5

35

41

40.8

αk/J·cm-2

46

37

45

40

1数据说明,提高回火温度,缩短保温时间,不但可以得到相同的硬度,而且力学性能相差无几。采用适当提高回火温度、缩短保温时间 的快速回火方法,可以在保证产品质量的前提下,达到可观的节能效果。例如45钢的轴,要求调质硬度2530HRC,将回火温度度提高20℃,可使保温时间减少约60%,其表面硬度和截面金相组织均与常规回火相同,但节电20%25%

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