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1、至是不同截面尺寸的工件都能获得均一的硬度 。在 65mm 以200 k Pa 真空气淬炉广泛用于对冷速要求不高的高速钢 、下截面 尺 寸 的 零 件 允 许 尺 寸 差 别 比 率 在 1 10 以 内 , 在168mm 截面尺寸以内的零件允许装料尺寸差别比率在 1 5以内 ,此时都可得到均一的硬度 。具有对流加热效果的 1000 k Pa 卧式真空高压气淬炉的加 热室容积为 900mm 1200mm 。1000 k Pa 立式高压气淬炉加 热容积也可达 56 5614114113811555未断停试未断停试未断停试未断停试断161839128试验温度 :950 ,试验压力 :235 M Pa
2、从以 上 结 果 可 看 出 , DZ4 合 金 经 在 0105M Pa 、011M Pa 、012M Pa 、013M Pa 不同压力冷却后 ,其 950 高温持久性能都 能满足设计要求 ,持久强度 、塑性较好 。从 900 高温拉伸性能看 ,随着冷却压力的变化 ,其强度 、塑 性指标变化不大 ,所有冷却压力下的强度都能满足设计要求 ,只有 013MPa 压力冷却后塑性较低 ,不符合要求 。所以我们认为 DZ4 合金固溶处理 ,不易用 013MPa 压力冷却 。这说明 DZ4 合金 固溶处理冷速的改变 ,对热处理后合金显微组织产生影响 ,从而使性能产生变化 ,这将在显微组织观察中得到验证
3、。413 断口形貌及组织观察DZ4 合金 900 高温拉伸性能断口表面发蓝 ,有轻微氧 化 ,断口在高锰酸钾水溶液中煮沸 15min 后 ,用扫描电镜观察断口形貌见图 4 、5 。图 6 012M Pa 压力冷速组织形貌 ( SEM)10000图 7 013M Pa 压力冷速显微组织形貌 ( SEM)10000从图 6 、7 可看出 ,原始组织中粗大的基本消失 ,在固溶冷却和时效过程中析出细小的相 , 粒子的大小和分布不 太均匀 。固溶冷却时析出的细小相使质点间距减小 ,时效时相又更充分更均匀地在基体上弥散析出 ,这种结构对合 金性能的提高有很大的贡献 。图 4 DZ4 合金 012M Pa
4、压力冷却的拉伸断口形貌(a) 低倍断口 10( b) SEM 断口 200图 5 DZ4 合金 013M Pa 压力冷却的拉伸断口形貌图 8 碳化物组织形貌 ( SEM)2000(a) 低倍断口 10( b) SEM 断口 200从图 6 、7 还可看出 ,013M Pa 压力冷却的相较 012M Pa冷却的稍细小 (以单位面积粒子数计算) ,因为 DZ4 合金总 量约为 60 % (体积百分数) ,所以即使固溶处理以最快冷速冷却 ,仍有大量相析出 , 此时析出大小 、数量 、分布对合金 性能有很大影响 。当以 013M Pa 压力冷却时 ,由于冷速快 ,析 出相来不及长大 ,则尺寸稍小 ,分
5、布更加弥散 ,这种结构从图 4 、5 中可 看 出 , 在 012M Pa 、013M Pa 压 力 冷 却 的 试样宏观断口表面粗糙 ,无明显纤维区和剪切唇 ,仍表现为韧性 断口 ,其微观断口都为韧窝和剪切面 。但 012M Pa 压力冷却的拉伸断口上的剪切面多 ,断面粗糙 ,所以在裂纹扩展过程中 所需的能量大 ,不易断裂 ,塑性好 。而 013M Pa 压力冷却的断口剪切面较少 ,断口较平整 、光滑 ,塑性差 。其断口的微观组(下转第 40 页)23可提高合金强度 ,但相对塑性来说却不利 ,金属热处理1999 年第 10 期根据表 1 选择一定的回火温度对零件进行回火处理 ,即可在其表面得
6、到相应的氧化色泽 ,从而可以在回火的同时完 成表面氧化处理 。211 温度选择为使零件表面形成一层金黄色氧化膜 ,并考虑到回火温度对零件表面硬度的降低作用 ,根据表 1 ,选择 220 、230 、240 3 种试验温度 。212 时间选择根据伊文思方程 ,在一定温度下氧化膜的生成厚度与时间的关系如图 1 所示 。即当加热温度一定时 ,在氧化膜形成 初期膜厚增长快 ,而当氧化膜生成到一定厚度时 ,再延长保温 时间 ,氧化膜厚度增长不明显 。又考虑到回火去应力效果 ,选 择 20min 、30min 、40min 作为试验时间 。响 ,取 230 保温 3040min 或 240 保温 2030
7、min 工艺较适宜 ,处理后的零件硬度降幅不大 ,表面致密性符合自行车 表面氧化处理技术条件( QB/ T 1219 91) 的要求 。在实际 生产中 ,考虑 到 炉 温 的 均 匀 性 与 波 动 性 的 影 响 , 可 取 230 240 保温 30min 处理工艺 。表 2零件回火与氧化复合处理结果3 %CuSO4 析 Cu 时间/ s处理温度/ 处辣间/ min回火硬度HRA序号表面色泽123203040242830828079220黄白456203040384548807878230黄色789203040505860787775240金黄4 效益分析回火及表面氧化复合处理新工艺 ,使
8、零件在回火的同时进行氧化着色 ,完全省去了用盐浴进行氧化处理这一工序 ,省 电 、省时 、节能 ,经济效益明显 。另外 ,由于复合处理新工艺完 全避免了硝酸盐 、亚硝酸盐等有害化工原料的使用 ,从而杜绝 了工业“三废”产生 ,在环境保护方面所产生的经济效益和社 会效益更是不可估量 。( 收稿日期 :1999 年 4 月 6 日)图 1 在一定温度下氧化膜的生成厚度与时间关系3 试验结果试验结果如表 2 所示 。由表 2 试验结果可见 ,零件表面氧化膜的色泽主要与回 火温度有关 ,与处理时间关系不大 。随着处理时间的延长 ,氧 化膜致密性增加 。考虑到色泽 、致密性以及对表面硬度的影(上接第 2
9、3 页)其塑性指标达不到设计标准要求 ,所以 013M Pa 压力冷却不 宜用于 DZ4 合金固溶 ,而 0105M Pa 、011M Pa 、012M Pa 压力冷却时 ,强度 、塑性都较好 , ,并且冷却压力小有利于减小零件的变形 ,所以选择 0105012M Pa 冷却压力较为合适 。图 8 为 DZ4 合金 012M Pa 压力气淬的碳化物形态 ,原始 组织中 MC 已分解 , 变为 M6 C , 但此时 M6 C 为颗粒状 , 针 状 M6 C 减少 。M6 C 分布在柱晶界 ,其周围为细小的相 ,使其形成具有不同组成的复杂晶界 ,减少了 MC 的数量 ,提高合金 的组织稳定性 。5
10、 结论(1) DZ4 合金真空正压气淬工艺为 :固溶处理 : 1220 215 h ,0105M Pa 、011M Pa 、012M Pa 氮气冷却 ; 时效处理 870 3215 h ,空冷 。(2) DZ4 合金固溶处理后表面光亮 ,无污染 ,变形小 ,强 度和塑性指标均能满足设计要求 。参考文献1 航空制造工程手册总编委会主编. 航空制造工程手册 ( 热处理分 册) . 北京 :航空工业出版社 ,1993 年 :323350贺忠厚 , 李 讳 1 高压气淬真空炉发展及其应用. 国外金属热处理 ,1997 ( 2) :3941肖顺枢. Abar2Ip sen 的气 淬 真 空 炉 及 其 应 用. 铸 锻 热 一 热 处 理 实 践 ,1995 ( 4) :252340金属热处理1999 年第 10 期