液析碳化物

液析碳化物

鋼液在凝固時產生了嚴重的枝晶偏析,使局部地區碳和鉻濃度增高,達到了形成共晶成分的條件。當共晶液體量很少時,因不平衡結晶而產生離異共晶,粗大的共晶碳化物從共晶組織中離異出來。經軋制后它被拉成條帶狀。由於這種碳化物是由液態共晶反應形成的,故稱為液析碳化物。它和帶狀碳化物一樣,都是由枝晶偏析引起的。當偏析程度輕時只出現帶狀碳化物,而偏析程度嚴重使鋼液成分達到共晶成分時,就會同時出現液析碳化物和帶狀碳化物。但是,兩者形成的方式不同,前者是從液體中形成的共晶碳化物;後者是從奧氏體中析出的二次碳化物。

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正文


用X衍射分析表明,液析碳化物由(Fe,Cr)3C加少量(Fe,Cr)7C3組成。液析碳化物尺寸大、硬度高、脆性大,暴露在工作表面容易引起剝落,加速了軸承的磨損。巨大碳化物內部的晶界或者微裂紋是薄弱地帶,往往成為疲勞裂紋的發源地,從而降低了軸承的使用壽命,同時還增大了零件淬火開裂傾向,造成淬火硬度的不均勻和力學性能的方向性。因此,對液析碳化物要嚴格控制。
為消除或改善液析碳化物,生產上採取以下措施:
(1)控制鋼中鉻含量和碳含量在中下限。鋼中加入少量釩也可以減少液析碳化物。
(2)改進澆鑄工藝和選擇合理錠型。選用合適的澆鑄溫度和高的凝固速度可減少偏析。採用啟鍵或急冷(包括連鑄)也有效果。
(3)採取較大的鍛壓比以破碎大的碳化物,使成分偏析在成材過程中通過多次加熱和形變得到充分的擴散,以改善液析碳化物級別。
(4)通過擴做退火可以消除液析碳化物和改善帶狀碳化物級別。擴散退火要加熱到高溫(1150-1250℃),並長時間保溫,通過高溫擴散改善偏析,使成分逐步均勻化。由於鉻的擴散係數比碳小4~5個數量級,要達到鉻的均勻化很困難,鉻的濃度不均勻,則碳的濃度也很難均勻。含鉻高處,Acm溫度也高,冷卻時先析出二次碳化物,且易聚集長大,這種重新聚集現象也就是形成帶狀組織中粗大碳化物的過程,即碳化物不均勻性從一種形式轉為另一種形式。為了避免這種現象,擴散退火須充分,儘可能使鉻擴散均勻化。