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高速鋼高溫滲碳和低溫淬火技術(shù)詳解
930℃滲碳8h后，T1鋼表面碳含量達(dá)到2.60%，碳含量高于1.0%的滲碳層深度約為0.75毫米。含大量碳化物形成元素的滲碳高速鋼的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理不同于普通碳鋼。在吸收和滲透過程中，它不僅以固溶體的形式存在于奧氏體中，而且以碳化物的形式存在，即碳化物在滲透的同時析出。
實(shí)際上，大部分滲碳在滲碳溫度下以碳化物的形式析出，碳化物均為粒狀，其類型隨碳含量的增加按MC→M6C→M23C6→M3C的順序變化。
在上面的例子中，2%碳的滲透層已經(jīng)含有大量的M3C碳化物。隨著鋼中碳含量的增加，固溶碳在一定奧氏體化溫度下也略有增加。在一定范圍內(nèi)，固溶碳的增加有利于二次硬化，但過多會增加殘余奧氏體量，降低二次硬度。
正如碳飽和影響高速鋼的組織轉(zhuǎn)變一樣，滲碳層和芯層的淬火、回火和二次硬化特性是不同的。如果在滲碳和淬火之前在芯部加熱到合適的溫度，表面將過熱并燃燒。
相反，如果目的是在正常淬火過程中發(fā)揮滲碳層的二次硬化性能，型芯將處于淬火欠熱狀態(tài)。當(dāng)滲層表面碳含量過高，分布梯度過大時，上述矛盾更加突出，很難找到一個能基本發(fā)揮表層和芯層雙重潛力的溫度。
為了緩解這個矛盾。高速鋼的滲碳一般分為兩個階段:滲透和擴(kuò)散。爐氣的碳勢保持在低水平，但溫度可以稍微升高。一般來說，這種鋼的正常淬火溫度的下限較低。例如，M2鋼在1180~1150℃擴(kuò)散后可以直接淬火。
正確選擇滲碳溫度、時間和爐氣的碳勢，經(jīng)過滲碳、擴(kuò)散、淬火和回火，可以獲得高硬度、高耐磨性的表層和紅硬度、高韌性的芯層，這是大多數(shù)模具和一些簡單工具的外硬度和內(nèi)韌性的良好配合。
可以看出，長期擴(kuò)散處理和反復(fù)回火可以避免表面殘余奧氏體過多，導(dǎo)致回火不充分和硬度低于芯。理想的表面硬度分布，高表面硬度和穩(wěn)定的向內(nèi)下降。全滲碳硬化層深度達(dá)到1毫米，66HRC以上深度為0.5毫米；經(jīng)過低溫淬火和普通回火后，鐵芯的二次硬化溫度為62~63℃。
制冷鐓粗螺母的六角套筒模采用W6Mo5Cr4V2鋼浸滲，1066℃固碳，開箱后空冷淬火，554℃×2.5h×2次回火，冷鐓壽命達(dá)到240萬件，是高速鋼常規(guī)調(diào)質(zhì)模的2.4倍，W18Cr4V鋼模的6.8倍。
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