42CrMo厚壁钢管冲击性能

42CrMo厚壁钢管冲击性能

球化退火又叫Spheroidizing annealing，是使钢中碳化物球化而进行的退火，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。

球化退火(Spheroidizing annealing):球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。

将42CrMo厚壁钢管加热到Ac1以上20~30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却到略低于Ac1的温度，并停留一段时间，使组织转变完成，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。

球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。另外对于一些需要改善冷塑性变形(如冲压、冷镦等)的亚共析钢有时也可采用球化退火。

球化退火加热温度为Ac1+(20~40)℃或Acm-(20~30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。在球化退火时奥氏化是"不完全"的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。

球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20~30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温，等温时间为其加热保温时间的1.5倍。等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。和普通球化退火相比，等温球化退火不仅可缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。

球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢(如制造刃具，量具，模具所用的钢种)。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。 这种工艺有利于塑性加工和切削加工，还能提高机械韧性。尤其对于轴承钢、工具钢等钢种而言，如在淬火前实施球化退火，即可获得下列效果:

轴承钢

淬火效果均一;

减少淬火变形;

提高淬火硬度;

改善42CrMo厚壁钢管切削性能;

提高耐磨性和抗点蚀性等轴承的性能。

工具钢

淬火效果均一;

抑制淬裂、淬弯等现象;

提高耐磨性、刀刃锋利程度及使用寿命。

根据钢种和退火目的，球化退火可分以下几种:

(1)普通球化退火，即将钢加热到730~740℃保温足够时间，然后以小于20℃/h的速度缓冷到650℃出炉。这种退火工艺适用于共析成分附近的碳素工具钢。

(2)周期球化退火，也叫循环退火。它是在A点附近的温度反复进行加热和冷却，一般进行3~4个周期，使片状珠光体在几次溶解一析出的反复过程中，碳化物得以球化。该工艺生产周期较长，操作不方便，难以控制，适用于片状珠光体比较严重的钢。

(3)等温球化退火。一般加热到800±10℃，保温后快冷到700±10℃(A1附近)再进行较长时间保温，之后，以30~50℃/h的速度冷却到600℃出炉。一般轴承钢多采用此工艺。

(4)变形-球化退火。将塑性变形与球化退火工艺结合在一起，由于塑性变形的作用，钢内位错密度和畸变能增加，促使片状碳化物在退火时加速溶断和球化，从而加快球化速度，缩短球化退火时间。

根据变形制度的不同，又可分为:

(1)将钢材加热到Acm和Ac1，之间的温度进行塑性变形，然后冷却到稍低于Ac1，温度进行球化退火;

(2)42CrMo厚壁钢管在高温终轧后快冷到一定温度后直接进行等温处理的球化退火;

(3)厚壁钢管冷变形后加热到稍低于Ac1，温度而进行的球化退火。

球化退火的加热温度是影响球化程度完全与否的关键因素。加热温度选择合适，既能保证片状珠光体消失，又能保留一部分未完全溶于奥氏体的碳化物，作为球化核心，最终形成较粗大的颗粒状碳化物的正常球化组织。奥氏体化温度很高时，碳化物全部溶解并均匀化，冷却后总是得到片状珠光体。冷却速度直接影响着碳化物颗粒的大小和均匀性。冷却太快，碳化物颗粒太细，并有形成片状碳化物的可能，使硬度偏高。冷却过慢时碳化物颗粒又过于粗大。

球化前的珠光体细薄、碳化物细小而分散时，经形变热处理而得到的退化珠光体组织等最易于球化，并能缩短球化时间，提高球化质量和钢的疲劳寿命。

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