原始组织珠光体形貌对工具钢淬火、回火后性能的影响

 　　原始组织珠光体形貌对工具钢淬火、回火后性能的影响

　　(1)抗弯强度

　　如上所述，原始组织对淬火加热过程及淬火钢成分与组织有明显的影响，这种影响必然会反映在最终热处理后的各项性能上。例如图3.7中，Gcrl5钢淬火井低温回火后的强度与塑性按其原始组织不同而依以下顺序逐渐增加：片状珠光体i纫片状珠光体i点状珠光体i粗球状珠光体、细球状珠光体。片状珠光体淬火、回火后的强度和塑性都很低，并且随着淬火温度升高而迅速下降。用这种原始组织的钢材制造工具显然是不适宜的。粗球状珠光体原始组织必须用较高的淬火温度才能获得较高的强度，但是它的综合性能不如纫球状珠光体和点状珠光体在较低温度淬火后的综合性能，而且粗球状珠光体淬火、回火后硬度偏低(图3.5)。

　　(2)冲击韧度

　　就碳素工具钢而言，原始组织为球状珠光体经淬火后的冲击韧度高于原始组织为片状珠光体淬火后的韧度。对低合金工具钢的研究结果表明，当采用较低的淬火温度时，不同原始组织淬火后的韧度相差较大，在较高的温度范围内，这种差别明显减小。

　　(3)疲劳强度

　　表3.3的数据是接触应力为9印MPa时Gc?t5钢的疲劳寿命。细球状珠光体淬火后疲劳寿命优于点状和纫片状珠光体，而铅球状珠光体最差。若改善细球状珠光体的均匀性，获得均匀球状珠光体，可进一步提高疲劳性能(图3.8)。

　　(4)耐磨性

　　Gcfl5钢淬火后的耐磨性主要决定于硬度，当淬火至相同硬度时，原始组织对Gcrl5钢耐磨性的影内并不十分明显.细球状珠光体钢淬火后的耐磨性赂好一些。但应指出，要使GcH 5钢淬火后达到与最高耐磨性相对应的硬度(63。64HKc)，细球状珠光体的原始组织必须采用845霓以上的温度加热(图3.9)，这已处于冲击韧度急剧下降的淬火温度范围。对于点状和细片状珠光体而言.在较低的淬火温度下即可达到高硬度和高的耐磨性，具有较好的综合力学性能。

　　(5)淬火工艺性能

　　综上所述，原始组织对淬火工艺性能的影响归纳如下：

　　1)纫片状珠光体原始组织在淬火加热时渗碳体比较容易溶人奥氏体，因而能获得较高的淬火硬度和耐磨性。以ccrl5钢为例，如果以细片状珠光体为原始组织，则在810。830霓淬火温度范围内可获得良好的综合力学性能。但是这种原始组织淬火过热倾向很大，淬火温度为835记时，在淬火组织中已出现针状马氏体，强度、塑性和韧性明显下降。由此可见，细片状珠光体的淬火温度范围比较窄，而且淬火开裂倾向也比较大。另一方面，细片状珠光体硬度比较高，切削加工性很差，不仅影响机械加工的生产串，而且在机械加工过程中容易形成效大的内应力，不利于淬火畸变的控制。

　　2)点状珠光体淬火后的性能优于纫片状珠光体，淬火过热倾向也比纫片状珠光体好一些，淬火温度范围也比较宽一些。原始组织为点状珠光体的Gcrl5钢在800。踞o霓温度范围内淬火并低温回火.可获得63。64HRC的高硬度和高的耐磨性，并具有良好的综合力学性能。这种原始组织的缺点是退火态硬度较高，机械加工工艺性能不良。

　　3)细球状珠光体淬火、回火后具有良好的综合力学性能，尤其是具有高的强度、韧性以及疲劳强度。细球状珠光体在相当宽的淬火温度范围(ccrl5钢在850 Y)仍能得到隐针状马氏体，淬火加热较易掌握，淬火开裂倾向最小，也就是说具有最好的淬火工艺性能。这种原始组织还具有最好的机械加工工艺性能。但是细球状珠光体淬火加热时渗碳体的溶解比点状和纫片状珠光体促，因而不易获得最高的淬火硬度和最高的耐磨性。这种原始组织淬火回火后的硬度与耐磨性逊于点状与细片状珠光体。

　　4)粗球状珠光体淬火、回火后的性能最差，淬火温度范围狭窄，淬火工艺性能不良。

　　从上面的分析可以看出，没有一种原始组织是十全十美的。相对而言，纫球状珠光体具有最好的淬火工艺性能和机械加工工艺性能，目前在大多数生产情况下以纫球状珠光体作为工具钢预先热处理后的原始组织。在个别对耐磨性的要求比较突出的情况下，可以考虑用点状殊光体作为原始组织。片状珠光体和粗球状珠光体均不宜采用。

　　以上讨论均以Gcrl5的试验数据为依据，使我们对该钢种的原始组织的影响有比较全面的认识，也有助于加深对预先热处理工艺的理解。其他低合金钢也有类似的规律，只是具体的温度范围及影响程度有所差别。