40Mn带钢链片淬火硬度不均的分析.doc

40Mn带钢链片淬火硬度不均的分析【摘 要】采用光学显微镜及硬度试验机对来样进行检测，分析40Mn链片淬火硬度不均匀的原因，结果表明，淬火硬度不均匀的主要原因是淬火过程中组织转变不完全所致。【关键词】淬火 硬度不均匀 马氏体组织0.前言随着工业的快速发展，带钢的用途也越来越广泛，各用户对质量的要求也越来越高。本文主要针对用户生产过程中40Mn带钢链片出现的淬火硬度不均匀的现象，甚至部分链片淬不上火的问题，选取一组试样进行分析，主要从金相分析入手，来研究淬火硬度不均匀的原因。1.宏观特征失效40Mn链片型号为32A（图1），用户热处理工艺为：链片加热至900，均热后机油淬火，然后350回火。热处理后测试试样表面硬度值，结果发现表面硬度不均匀。肉眼观察链片的表面，可清晰的看到链片两侧的光洁度比较差，且两侧有差异，一侧表面比较平滑，而另一侧表面则比较粗糙。图1 链片的宏观形貌2.金相检验2.1 初步检验取来样中的失效样品一片，进行硬度测试，发现链片两端的硬度值与其它部位的硬度值有较大差异，因此对该链片取样做组织检验：链片两端的淬火组织基本正常（为回火马氏体组织）（图2），而其它部位的组织则为F网+P+T+W+M少的混合组织（图3）。另外，也取一片用户淬火后符合要求的链片进行检验，发现组织正常，全部为回火马氏体组织。用户反映，大部分链片可以满足用户要求，而少部分（510%）却不能达到使用标准。图2 油淬后回火M组织 图3 F网+P+T+W+M少组织2.2 进一步检验为了更好的了解其中的原因，从反馈回来的失效样品中，我们随意选取一组硬度不均匀的失效样品1#、2#、3#，对其链片的两侧（即正、反面）分别做了金相组织检验和硬度值的测试，检验情况如表1。表1序号样品面组织硬度值（洛氏HRC）1正面回火M+T43.5、46、47、46、47反面F网+P+W混合组织30、36、42、38、41、352正面回火T+F少44、45、42、43、44反面F网+P+T+W混合组织31、31、32、30、313正面F网+P+T+W混合组织38、35、42、43反面保持M位向的回火T+F少40、44、45、43标准正、反面回火M58左右从表1中可直接、清晰地看出失效样品两侧的硬度值相差较大。另外，正、反面组织与硬度值保持着明显的对应关系，也就是说，硬度值不均匀性直接与淬火后的组织有关。3.初步分析根据用户的要求，链片最终组织应该为回火马氏体。但是部分链片最终的回火组织基本上都没有得到完全的回火马氏体组织，且链片两侧的组织经淬火后也各不相同，这样的组织是不能满足要求的，也就必然导致最终硬度值达不到要求且不均匀；同时正、反面的组织因差异较大，必然造成链片两侧的硬度值不相同。另外，从链片的同一侧的硬度值比较来看，相对是比较均匀的。从表1的分析来看，硬度值与组织有较密切的关系，因此我们采取了更进一步的分析方案，就是详细分析链片不同部位的组织，来寻求深层次的原因。我们取其中的一块链片进行较详细的划分，然后将链片的取样部位进行标示（如图4所示），最后按示意图进行取样，做更详细的检验分析，检验结果如表2。图4表2序号组织序号组织纵向1保持M位向的回火S横向硬面10.20mm深处回火S+ F网纵向2回火S+T横向硬面2回火S+T+少量F纵向3回火S+F网+T+W+B横向硬面3回火S+F网+T+W+B纵向4回火S+较多F网+T+较多W+B横向硬面4回火S+较多F网+T+较多W+B横向软面10.10mm深处回火S+少量F网横向软面2回火S+F网+T+W+B从表2中可清晰的看到整个链片的各个不同部位的淬火组织是不相同的，也就是说链片同一侧的淬火组织是有差异的，因此这样的淬火组织必然造成硬度值不均匀。从金相分析来看，局部加热过热、冷却较慢是导致硬度不均的原因之一。4.原材的检验分析4.1 原材组织取对应的原材做检验分析，发现原材组织存在组织偏析，带状组织较严重，明显的珠光体带和铁素体带相互交替（图5）。4.2 试验及检验结果分析我们取用户加工好的未进行热处理的成品件，按用户设计的热处理工艺进行淬、回火，之后测试样品硬度值，发现硬度值已达到标准要求；然后取样做组织观察，发现淬、回火后的组织全部为回火马氏体组织（图6）。因此，原材存在组织偏析及带状组织，对淬火质量也有一定的影响。热轧现场调查表明，带状组织与黑印有关。图5 原材纵向组织 图6 水淬后的回火M组织5.用户现场调查分析用户走访发现，用户在批量生产中，由于大量链片叠加在一起且排列较紧密，许多链片并没有淬上机油；另外链片在淬火过程中搅动不及时，不均匀，这也影响淬火效果。6.原因总结分析综合上述的检验情况及初步分析，认为影响链片淬火质量的原因有以下两个方面：(1) 用户工艺操作的影响因用户现场的操作过程中，由于大量的链片堆积在一起，且淬火过程中搅动不及时、不均匀，导致部分链片冷却速度过慢，淬不透。使最后的链片组织不能完全转变成回火M，且在不同的链片部位因各种因素的影响而形成不同的淬火组织，最终导致整个链片的硬度不均匀。(2) 原材的影响因为原材组织存在偏析及带状组织，影响链片的淬透性，最终影响了链片的淬火质量。7.改进措施及效果7.1 优化加热时的空燃比，减少氧化烧损，以减少钢坯表面氧化铁皮，改善成品表面质量；7.2 加热炉采用耐热滑轨，以减轻钢坯黑印，以消除带状组织，保证原材料组织；7.3 精轧前使用高压水除鳞，进一步清除带钢表面氧化铁皮，提高成品表面质量，改善淬火导热性能；7.4 采用滚筒式加热摇炉，使链片加热均匀。通过鄂钢与用户共同努力，2010年40Mn优带生产销售1.8万余吨，淬火效果良好，没有发生质量异议。参考文献1 王广生，金属热处理缺陷分析及案例M，北京：机械工业出版社，2002：28-33。2 夏立芳，