连续冷却对QT700组织与硬度的影响)

1、实验报告连续冷却对 QT700 组织及硬度的影响技术一部2009 年 8 月 3 日一、前言金属材料的热处理过程一般是有加热、保温和冷却三个阶段所组成，其目的是改变金 属及合金的部组织结构， 使其满足服役条件所提出的性能要求。 为了使经热处理后得到所要 求的组织和性能，应加热至相变临界点以上，形成奥氏体，然后再以一定的冷速进行冷却， 根据冷却速度的不同，可得到很多不同的组织，有：马氏体、贝氏体、珠光体等。球墨铸铁的基体组织对球墨铸铁性能有重要影响，通过改变球墨铸铁的基体组织，不 仅可以有效地调整球墨铸铁的强韧性能，而且可以使球墨铸铁具有良好的耐磨性能和抗冲 击性能。对于铸态 QT700 珠光体

2、含量低，必须经热处理工艺来提高珠光体的含量，增加 QT700的硬度值。将其加热到奥实体化温度900 C左右，进行冷却。奥氏体向珠光体转变(+Fe 3C),从而增加珠光体的含量，改善铸件的组织及性能。目前针对 GMS 小行星架热处理后，珠光体含量无法提到。现研究热处理时冷却速度对组织的影响，珠光体在不同冷速下的含量差异。二、试验目的1、了解奥氏体转变过程。2、掌握热处理工艺的作用和目的。3、研究 QT700 热处理时不同冷却速度下，组织及硬度的变化。4、了解成分不同时对热处理工艺的影响三、试样材料和装置材料： GMS 小行星架浇注系统、硝酸、酒精装置：轻型台式砂轮机、金相试样抛光机、 HB-30

3、00B 型布氏硬度计、箱式电阻炉、 电子光学显微镜四、试验方案1、 分别取GMS小行星架86、87的浇注系统，截取长度为 200mm 的试棒两根。编 号为86、87。2、 将取好的试棒置于马弗炉中加热到900 C,并保温1小时。3、把加热的试棒进行底端淬火，即下端用水冲，如右图。时间约7分钟，致使温度降到约400 C左右。4、 将冷却的试棒 86、87，分别在淬火的那段（底端）加工长 15mm、直径30mm 的圆柱形试样，从底端依次编好号为1、2、3、4、5、6号。每个试样在靠近底端的那个 面进行硬度测量和金相观察。五、原始数据：硬度及成分、金相组织1、硬度及成分（%）序号硬度HBCSiMnP

4、SCrAlCuTiMg862233.582.060.310.020.000.020.010.460.020.0417903315872073.572.600.310.020.000.020.010.310.020.03558291272、金相组织从金相照片来看，他们的原始组织珠光体含量差不多，但硬度值有点差异，86的硬度值大了不少，从成分来看，86中的铜要高了一些，分析铜对组织及球化的影响，可判断是铜的作用使得他们的原始硬度存在一定的差异。六、实验结果：硬度与组织金相86HBX 100X 4001号4412号3003号2854号2695号2556号24087HBx 100X 4001号4292

5、号2803号2724号2415号2756号255七、结果与分析1、 从硬度测量来看，试样86的硬度从1号到6号依次减小。1号硬度很高，高达441 , 他们的硬度都高于原始硬度。试样87，从1号到4号硬度也逐渐减小，他们的硬度与试样86对应的差不多。但是 5号和6号硬度有所回升，大小与 2号、3号差不多。2、 从金相照片可看出，试样 86、87中的1号都是马氏体组织，试样 86中从2号到6号组织是以珠光体为主， 其含量逐渐减少。试样87中的2、3、4号同样是以珠光体为主， 含量也在逐渐减少，但在 5、6号组织中出现了贝氏体，是一中黑针状的下贝氏体。3、组织与硬度值基本上是对应的，马氏体的硬度很高

6、，是一种在较低温度下发生的无扩散型相变；贝氏体的硬度也较高，它是奥氏体在中温区发生的相变；其它的硬度值随珠光体含量而发生变化。实际上存在贝氏体组织的硬度值要比实验中的高，试样87中5、6号硬度值较低是由于组织中有残余奥氏体，6号中的残余奥氏体量就要多，致使其硬度较5号小了不少。因为贝氏体相变过程都会有残余奥氏体生产。4、热处理以后，硬度较原始值都明显高很多，组织也变得复杂多，从金相照片可以看出，有几个基体的组织不再是原来的珠光体加铁素体，有的有好几种组织。如试样87中有B下+P+A残。5、冷却速度对基体的组织及硬度有很大的影响，试棒经底端淬火后，从底端到顶端各个部位的冷速都不一样，所得组织有较

7、大的差异。从金相照中也可以看出，试样86从2号到6号珠光体的含量依次减少。所以要得到合理的性能，热处理过程中，必须控制好冷却速度。6、试样 87 中 5 、6 号出现了贝氏体，对比他们的成分时发现，试样87 中的 Si 较高。个人认为是 Si 的含量高，诱发贝氏体相变。具体是什么原因导致贝氏体的出现？目前还很 难理解，到底是 Si 的原因，还是操作原因，但对比试样 86 ，同样的操作就没出现贝氏体。 但是他们认为 Si 的含量没有这么高，测量时不准确，这就不得而知，还得做一些实验来证 实此种现象。八、讨论1、冷却速度怎样控制？本实验是从底端淬火， 从而使试棒的各个部位的冷却速度不一样， 但是不

8、知道冷速到底 为多少，只是说明他们的冷速存在差异。 冷速到底怎样控制呢？应该采取一些措施控制冷速， 使珠光体含量增多而又不影响铸件的性能。 对于热处理厂应该有很好的冷却措施， 特别是对 于大的且发杂的铸件， 不能用单纯的一种冷却措施来控制， 应该多种集合， 或者找到一种更 合适的冷却办法。2、为什么有的试样出现了贝氏体？实验中发现试样 87 中中间位置有贝氏体存在， 说明在热处理过程中发生了贝氏体相变， 而试样 86 中就没有贝氏体生成，这是什么原因导致贝氏体相变的？比较86 、87 他们的成分，发现试样 87 中 Si 的含量偏高，其他成分差不多，难道是 Si 的含量高了诱发贝氏体相 变，经查阅资料，发现很多关于 Si 对贝氏体转变影响的文章。Si 能增加奥氏体中碳的活度，使碳向石墨聚集，贫碳区增加，贝氏体的形核几率提高， 远墨球区域， Si 使碳的含量起伏加剧，也使奥氏体晶产生贫碳区，而产生部分晶贝氏体形 核。 Si