15CrMo钢渗碳样品淬火组织的研究(4)
1.2 淬火工艺
钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺[3]。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火[4]。
1.2.1 奥氏体组织
金属材料的热处理过程一般是由加热、保温和冷却三个阶段所组成，其目的是改变金属及合金的内部组织结构，使其满足服役条件所提出的性能要求[5]。
淬火、正火和退火等热处理工艺只有在将钢件加热到相变临界点之上，形成奥氏体组织，才能使钢件在热处理后获得所需要的组织和性能，这种变化称为奥氏体化，然后通过一定的发生或冷速进行冷却。所以，加热是钢件热处理过程中，并且加热时得到的奥氏体组织直接影响热处理钢件的组织和性能。当加热温度过高时将引起奥氏体晶粒的粗大，使钢件在热处理后冲击韧性降低，断口呈粗晶状，的基础因此，钢在加热时的转变是钢件热处理的基础，而且热处理钢件的组织和性能与其加热时形成的奥氏体组织有很大的关系。如过热将引起奥氏体晶粒粗大，导致钢件热处理后冲击韧性降低，断口呈粗晶状，并且有组织倾向脆化。最近成为热点话题的改变加热规范的热处理工艺，如超细晶粒化处理、亚温淬火处理等都能对生产的工件进行强韧化处理。从而可以看出加热转变可以对钢件热处理工艺产生很大改进，学好钢件在加热过程中的组织转变规律对将来各种冷却转变的研究和开发有很大的益处。
1.2.2 马氏体组织
马氏体和奥氏体的不同在于，马氏体是体心正方结构，奥氏体是面心立方结构。奥氏体向马氏体转变仅需很少的能量，因为这种转变是无扩散位移型的，仅仅是迅速和微小的原子重排[8]。马氏体的密度低于奥氏体，所以转变后体积会膨胀。相对于转变带来的体积改变，这种变化引起的切应力、拉应力更需要重视。
马氏体在Fe-C相图中没有出现，因为它不是一种平衡组织。平衡组织的形成需要很慢的冷却速度和足够时间的扩散，而马氏体是在非常快的冷却速度下形成的。由于化学反应（向平衡态转变）温度高时会加快，马氏体在加热情况下很容易分解。这个过程叫做回火。在某些合金中，加入合金元素会减少这种马氏体分解。比如，加入合金元素钨，形成碳化物强化机体。由于淬火过程难以控制，很多淬火工艺通过淬火后获得过量的马氏体，然后通过回火去减少马氏体含量，直到获得合适的组织，从而达到性能要求[9]。马氏体太多将使钢变脆，马氏体太少会使钢变软。
1.3 国内外研究状况
17CrNiMo6钢渗碳缓冷后的最佳热处理工艺为820℃淬火、200℃ 回火，其组织由表及里依次为过共析层(隐针回火马氏体+残余奥氏体+少量网状碳化物)、共析层(隐针回火马氏体+少量残余奥氏体)、亚共析层(板条回火马氏体+少量隐针回火马氏体)、心部(板条回火马氏体+少量铁素体)，该组织使钢表层具有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而心部则具有足够的强度和塑性韧性，满足了零件表面和心部不一样的性能要求[10]。
18Cr2Ni4WA钢系低碳高合金结构钢，经渗碳处理后其表层由于含碳量提高，临界点与心部有较大差异 据此对18Cr2Ni4WA钢渗碳件进行复合淬火，不仅其表面可获得高硬度，心部也具有良好的综合力学性能[11]。
1.4 毕业论文的目的与意义
机械行业中应用最广的材料非钢铁莫属，但是钢铁的显微组织比较复杂，通过热处理可以予以较好的控制，金属热处理对于钢铁的生产是必不可少的一个重要组成部分。为了使金属工件的力学性能、物理性能和化学性能达到生产所需求的标准，热处理工艺显得尤为重要。另外，为了获得不同的使用性能，从而使铝、铜、镁、钛等及其合金改变其力学、物理和化学性能，也都可以通过热处理实现。所以决定设计本次的实验来研究15GrMo渗碳钢在不同加热工艺参数下对淬火组织的影响。
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