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高碳钢中加硅对石墨化的影响
  高碳钢中加硅对石墨化的影响山东科技大学(泰安271019)杨胶溪孙玉宗编译材料性能的变化,这决定整体的构造,特别是成型。因此,进行了许多关于高碳钢中合金化元素对渗碳体石墨化影响的研究。因而,这项研究的目的是考察加硅对Fe-0.65%C-X%Si-0.5%Mn高碳钢中渗碳体石墨化机理和行为的影响。研究的结果是,随Si量的增加而促进渗碳体的石墨化,并依赖于石墨化的保温时间和温度。在含0.5%Si的钢中即使长时间石墨化石墨也不会沉淀。但含2.0%Si的钢比含1.0%Si的钢石墨化容易。含1.0%Si和2.0%的两种钢,在石墨化前冷轧使厚度减少30%,就能促进石墨化,但对含0.5%Si的钢石墨化前冷轧不会对石墨化产生影响。
  
  0前言众所周知,高碳钢具有优良的强度和硬度,因为它的塑性和可加工性差限制其应用。因此,在高碳钢中研究了许多改善其可成型性的最优石墨化条件。考察了成型之后淬火和QT(淬火后回火)处理,旨在恢复石墨化前热轧钢的高强度和硬度。通常认为,关于高碳钢石墨化的研究可以分为三个领域。第一个领域是极低碳钢表面在长时间提高温度过程中因石墨化导致材质变坏的研究;第二个领域是开发中碳钢(C=0.25%~0.36%)和高碳钢(C=0.5%~0.7%)中用渗碳体石墨化获得优良成型性的研究;第三个领域是在高碳钢(1.0%~1.5%)中用渗碳体石墨化改善耐磨性的研究。
  
  因此,为了系统地提供一个基本的石墨化条件,研究已集中在考察加Si对高碳钢中渗碳体石墨化机理和行为的影响。
  
  1试验方法研究中使用的3种钢的化学成分的质量分数团块核的数量减少,因为小的石墨团块逐渐长大成大的石墨团块,如所示。
  
  成分时间建愁阻700t石墨化50hSi含量对Fe-0.65%C-X%Si-0.5%Mn篼碳钢石墨化影响的光镜显微照片如所示,随着石墨化保温时间的延长,石墨石墨化50h的试样,认为加2.0%Si的钢硬度高于含团块的面积分数、数量和尺寸也增长,然而硬度降低。0.5%Si的钢,由于基体中Si固溶体强化。因此,Si含渗碳体石墨化能力使基体硬度降低,但对于在700量的增加导致硬度的提高,延伸率和成型性能降低。
  
  石墨团块面积分数、数量及尺寸以及硬度与用各种石墨化条件石墨化的Fe -0.5%Mn钢中加入Si的关系说明了在700尤石墨化5h后马上空冷加2.0%Si的钢中,随不同冷轧压缩量石墨化的变化趋势。在含1.0%Si和2.0%Si冷轧压缩比达到30%的钢中,铁素体晶粒和石墨团块尺寸变得更细,促进渗碳体的石墨化。这是由于冷轧形成应力导致片状渗碳体开裂。冷轧产生的应力使细小片状渗碳体容易分解,促进在石墨化过程中从渗碳体到石墨化的反应。并且,因为基体中夹杂物的热性能和机械性能不同,冷轧使夹杂物和基体交界处产生如空隙的缺陷。因此,这些缺陷很容易起到石墨核成核点的重要作用。在本试验中,高碳钢的成核和长大行为根据许多论文可作如下考虑。
  
  众所周知,高碳钢中的石墨化反应要经过石墨的形核或由石墨的长大这两个可能的阶段来控制,与铸铁相似。石墨核的产生受制于渗碳体的分解和由铁素体和奥氏体组成的基体内铁素体中石墨的直接沉淀。因此,作为这项试验的结果,大多数石墨在铁素体晶界形核和长大,这是C、Fe原子优先扩散的途径。还有报道说,沉淀物和合金化元素如A1203,Si,Si02对石墨的成核位置起重要作用。这是因为Si2和Si有象金刚石那样的敞型结构(面心立方),在晶格空隙处可能容纳原子。因此即使基体中结构缺陷很少,象这样的空隙也能提供有效的形成石墨核的位置。但如所示的EPMA结果,在基体中石墨的周围没有观测到Si元素,而观测到A1元素。因此,本拭验认为在石墨化反应过程中,A1203起到了比Si2更有效的作用。如所示,基体中几乎所有石墨以纯碳的形式聚集出现,这是因为石墨形核是同种元素。
  
  含1.0%和2.0%Si两种冷轧钢中压缩比达到30%,铁素体晶粒和石墨团块变得更小,促进渗碳体石墨化。这是由于冷轧形成应变的原故。
  
  高碳钢中加人Si元素,基体中的渗碳体容易分解和石墨化。这是因为渗碳体处于稳状态,由于Si溶解在渗碳体中容易分解成铁素体和石墨。
  
  因为在a固溶体中C和Si之间的排斥,它们的亲和力小于C和FeD由于以上原因,加Si元素促进渗碳体石墨化。
  
  时间石墨化,Si含量的变化与保温时间的关系为了考察在700t石墨化50h加人各种Si量的冷轧钢中,基体内铁素体中Si的含量(wt%),使用点分析器,结果如所示。Si在铁素体中的含量随石墨化保温时间的延长而增加。这是因为在铁素体中Si的扩散通量是石墨化保温时间的函数。
  
  因为Si的平衡分布系数是0.3,低于l,Si溶入铁素体中比渗碳体中多得多。如果Si作为合金元素溶进渗碳体,渗碳体变为亚稳态,渗碳体石墨化所需的孕育期缩短到加Si元素能促进石墨化。
  
  将石墨化后的钢加热到870t奥氏体化6 ~30min后淬火,以确定恢复到热乳钢同样强度和硬度成分时间曜涫厉辑趣Fe-0.65%C-X%Si-0.5%Mn钢石墨化和在870cC保温30min后淬火的显微组织变化的可能性。是石墨化钢在870保温不间时间后淬火的光镜显微组织。
  
  众所周知,加1.0%Si的石墨化钢,在淬火后,所有石墨消失在基体中,只存在于马氏体中。但加2.0%Si的石墨化钢,淬火后所有不同的保温时间都出现石墨。
  
  这是因为需要更长的保温时间和更高温下奥氏体化,才能将所有石墨溶进包括铁素体和奥氏体的基体中。
  
  高碳钢中增加Si元素使其成型性能变坏,因为石墨化和淬火后,保留在基体中的石墨可能分解。
  
  :奥氏体化0.5h淬火时产生的淬火裂纹,认为这是由于石墨的弹性模量差。因此,高碳钢石墨化和淬火后可分解的石墨导致淬火裂纹,这种现象在基体中留有大量石墨的情况容易发生。
  
  墨化后淬火裂纹的光镜显微照片3结论高碳钢中渗碳体的石墨化在石墨化保温时间内和石墨化温度下随Si量的增加而提高。含2.0%Si钢的石墨化比含1.0%Si钢的容易。加1.0%Si和2. 0%Si的钢中,随着冷乳达到30%的压缩率,促进渗碳体的石墨化,但加0.5%Si的钢石墨化不受石墨化处理前冷乳的影响。石墨化后萍火保留在基体中的可分解石墨导致淬火裂纹。

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