42CrMo典型风电主轴材料的等温正火工艺研究(2)

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3.1材料原始组织和硬度 8

3.2 在等温温度为630℃时，不同的保温时间对材料性能的影响 9

3.3 在等温温度为660℃时，不同的保温时间对材料性能的影响 11

3.4 课题研究小结 14

结论 16

致谢 17

1 引言（或绪论）

20世纪70年代以前并无等温正火这个名词,把低碳合金钢锻件的等温处理也叫等温退火。20世纪80年代以来等温正火开始在热处理工艺中出现,一般把合金渗碳钢特别是低合金渗碳钢锻件的等温处理称为等温正火[1]。1994年,我国第一代的等温正火生产线是原吉林工学院(长春工业大学)因为一汽大众公司渗碳齿轮国产化锻坯采用传统普通正火处理但质量不合格的实际情况而研究出来的,,并且成功处理了典型风电主轴材料即42crmo钢的等温正火工艺研究，生产出一汽大众等德方公认的合格产品。1998年我国杭州齿轮箱厂研发了等温正火生产线,通过了全国热处理行业协会的鉴定,形成了新的正火理念。在此以后,等温正火工艺逐渐在我国推广,现今已有百余条生产线在使用[2]。

1.1 等温正火

将工件加热到钢的Ac3或Ac3+30～50℃，保温适当时间后，快速冷却到珠光体转变区域某一合适温度，然后在此温度下保温，均匀化不同零件和同一零件的不同部位的温度，并在该温度下均匀地完成铁素体+珠光体转变，然后风冷或在空气中自然冷却的正火工艺。

1.1.1 等温正火的意义

普通正火是将工件在加热炉中加热到临界点Ac3或Acm以上的某一温度,保持一段时间后拿出，在空气中自然冷却,得到珠光体与铁素体组织的热处理工艺。作为一种传统的热处理工艺,普通正火由于其设备和工艺要求简单而且耗能少,故一直被人们广泛使用。随着人们对产品质量的要求的提高和汽车，轮船等重工业的发展,特别是多样化的车型用钢材料,工件的预先热处理不能用普通的正火处理工艺来满足。在实际生产中,以上的温度要求往往低于正火加热温度。如果预先热处理步骤是普通正火,则更应取上限温度,奥氏体的均匀化可以用提高加热时的温度来完成,增大过冷奥氏体的稳定性,这样有利于组织的均匀化。另外,为了减少后续的渗碳、淬火后的变形缺陷,要求其以后进行的热处理的温度要低于现在的加热至奥氏体化的温度。因此，过冷奥氏体的分解相变是不能用普通正火来控制的，其相变是在一个温度范围内连续进行。在实际工作中会出现很多缺陷[8]，如下所示：

（1）带状组织超差

工厂对钢的普通正火处理是在周期箱式的电炉中加热至850~870℃透烧，然后散放在地面上，自然冷却至室温的工艺。显微组织中珠光体(P)和铁素体(F)呈带状组织。这种组织主要是因为溶解在奥氏体(A)中的碳和杂质元素在扩散的速度上的差别和正火的冷却速度缓慢所造成的。钢中存在磷或锰等元素偏析，锰则降低A3元素而磷正好与其相反，是提高A3元素。当奥氏体化后的钢件在两相区(A+F)冷却速度过慢时，会因锻造形变从而呈现线形分布的含锰量较低或者含磷量较高的区域，由于其Ar:m较高而导致铁素体优先从奥氏体中析出，铁素体的析出，会导致奥氏体晶界处贫碳从而促使渗碳体的形成。而渗碳体的形成又会导致奥氏体晶界处碳的富集，反过来促进铁素体的形成。当温度降低至Ar1时，碳含量富集到共析成分的A转变成P，形成P和F的层状交替分布的带状组织。