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4Cr10Si2Mo為典型馬氏體Cr-Si系耐熱氣閥鋼"。由于其合金含量高、鋼水粘度大、導熱性差、凝固結(jié)構(gòu)具有較發(fā)達的粗大柱狀晶帶,連鑄生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)鑄坯表面凹陷、中心疏松和縮孔、等軸晶率低等質(zhì)量問題,國內(nèi)絕大多數(shù)特鋼廠采用模鑄生產(chǎn)。柴油機氣閥重要件“閥桿"是采用馬氏體耐熱鋼4Cr10Si2Mo材料制成,生產(chǎn)這類零件必須經(jīng)過熱處理來提高它的抗拉強度和沖擊值·延長柴油發(fā)動機的使用壽命。

設(shè)計要求"閥桿"具有高的抗拉強度和較高的沖擊值,要提高閥桿的綜合機械性能·只能將閥桿進行調(diào)質(zhì)熱處理。調(diào)質(zhì)加熱時使鋼中的合金元素在高溫加熱過程中溶解在奧氏體內(nèi),均溫后使鋼*奧氏體化,隨后冷卻奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,高溫回火后轉(zhuǎn)變成索氏體。

由于鋼中含有大量的Cr,Si.Mo三種合金元素,它們均能提高鋼的淬透性和抗回火穩(wěn)定性。如果適當控制淬火加熱溫度和高溫回火溫度﹐使閥桿金相組織為均勻細致的回火索氏體和少量均勻分布的碳化物。這種調(diào)質(zhì)后的組織可以提高它的抗拉強度和沖擊值。我們用幾種不同的淬火溫度和回火溫度進行工藝試驗·下面詳細介紹試驗經(jīng)過。

本試驗所用的材料為國產(chǎn)4Cr10Si2Mo 馬氏體耐熱鋼,這類鋼所采用的熱處理方法主要是淬火十高溫回火,其化學成分見表(一)

試樣調(diào)質(zhì)熱處理工藝及試驗數(shù)據(jù)見表(二>表(三)。

4Cr10Si2Mo鋼屬于馬氏體耐熱鋼·由于含鉻量稍高并加人了0.70—0.90%鋁·從而使其抗氧化性和熱強性有所提高·并使回火脆性的敏感性減弱,這種鋼適合制造內(nèi)燃機進氣閥和700℃以下工作的排氣閥。

從試驗結(jié)果和金相分析可以看出,這種鋼加熱至高溫,鋼中的合金元素溶解于奧氏體中、部分碳化物也同時溶解于奧氏體中。而隨后的快速冷卻使奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏缽·馬氏體經(jīng)高溫回火轉(zhuǎn)變成回火索氏體和少量均勾分布的碳化物。合金元素的固溶強化·大大提高了它的綜合機械性能。

鍛造時必須控制好加熱溫度和終鍛溫度·加熱溫度不宜過高,過高的加熱溫度會造成零件原始組織大v碳化物大量聚集在品界上。將造成零件抗拉強度和沖擊值的降低。

鍛件必須經(jīng)過高溫退火。以便細化晶粒-降低硬度﹐消除應(yīng)力,為今后的熱處理創(chuàng)造有利條件。900℃退火時,晶粒度為6—7級,950℃退火時,晶粒度為5—6級,所以鍛造退火溫度不能超過950℃.

鋼中含有2.41%的硅-硅在鋼中不形成碳化物·而是以固溶體的形態(tài)存在于奧氏體中.它提高鋼中固溶體的強度。含硅量高的鋼導熱性較差v脫碳傾向比較嚴重,所以零件調(diào)質(zhì)加熱時必須注意升溫速度不宜太快。

由于鋼中含有241%Si-0.85%Mo.1010%Cr,它們不僅增加鋼的淬透性·還增加鋼淬火后的抗回火性·使較大截面的閥桿可以淬深淬透,高溫下回火仍然能保持較高的硬度值v增加零件的整體強度。高鉻鋼的導熱性差因此氣閥桿零件在調(diào)質(zhì)加熱過程中要注意緩慢升溫,并應(yīng)有足夠的保溫勻熱時間。

從試驗數(shù)據(jù)可以看出,隨著淬火溫度的升高淬火后硬度值也隨之提高,但淬火溫度不宜過高。因為4Cr10Si2Mo鋼的AC。是950℃,加熱溫度超過ACs以后·鐵素體網(wǎng)*消失,全部形成較細的奧氏體晶抗·合金元素也溶解于奧氏體中,若進―步提高加熱溫度﹑則奧氏體晶粒發(fā)生粗化,粗大的奧氏體晶粒將影響零件的機械性能。