輪箍鋼

輪箍鋼是一種低倍組織和連鑄溫度對白點敏感性、斷裂韌性有影響的鋼材。由於輪箍鋼的紅硬性較差，在採用強韌化處理後又減少了淬火、回火脆性的傾向，所以選用了較低的回火溫度(340-360℃)。實踐證明，這樣既提高了模具的硬度和強度，又避免了早期脆裂，從而延長了模具的使用壽命。

基本介紹

• 中文名：輪箍鋼
• 外文名：Tyre steel
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉
• 特點：紅硬性較差
• 回火溫度：340-360℃

簡介

強韌化處理是熱處理工藝的一項新技術。同樣的材料在經過強韌化處理以後，可以獲得較好的機械性能。用它製成的產品，具有性能穩定、可靠，延長使用壽命等優點。因此，它是一項能發揮材料潛在能力的好的工藝。

通常用的製造鍛模的材料有5 CrMnMo,3Cr2W8V，以及某些新型的無鎳、鉻材料等。由於每年都有成批量的車輪報廢，因此，常用含碳量0. 5-0. 7%的輪箍鋼代替上述材料製造鍛模。模具是在高溫下承受衝擊載荷的，要求材料具有較高的硬度、衝擊韌性和耐磨性。以往對輪箍鋼的淬火工藝掌握不好，不是硬度不夠，就是發脆，模具的使用壽命短。在套用強韌化處理後(降低淬火溫度，選擇恰當的保溫時間和淬火溶液)，一年多時間的實踐證明，能提高模具的質量，保證生產上的需要。

輪箍鋼的淬火工藝

用含碳量為0.6%、含錳量為0.74%的輪箍鋼代替模具材料製造鍛模時，原用的淬火工藝如圖1所示。

用圖1所示的工藝淬火後，材料的硬度可達HRC 40-450。在改用圖2所示的淬火工藝後，材料硬度達到HRC-45-52。

工藝分析

當淬火溫度大於臨界淬火溫度時，奧氏體過冷到一定程度，就發生馬氏體轉變。馬氏體除片狀的外，還有板狀、薄板狀、蝶狀等。主要討論如何控制淬火馬氏體的形態與亞結構，以及採用什麼淬火溫度、保溫時間和淬火介質，以達到強韌化的目的。

奧氏體固溶碳對淬火質量的影響

在淬火溫度下，奧氏體的固溶碳含量對鋼的韌性有很大的影響:奧氏體中固溶碳含量越高，則晶格中鐵原子間的結合力越小，斷裂強度越低，相變應力變大，淬火馬氏體的形態取決於奧氏體中的含碳量，就輪箍鋼而言，奧氏體中的含碳量應控制到<0.6 %，馬氏體的生成溫度不同，淬火後所得到的馬氏體形態也不同，較低溫度下進行馬氏體變化容易得到板狀馬氏體。

淬火溫度與硬度的關係

輪箍鋼的含碳量在0.5-0.7%,淬火後的金相組織為片狀馬氏體和板狀馬氏體的棍合物。而片狀馬氏體一與板狀馬氏體在相同的強度下，前者的塑性、衝擊韌性和平面應變斷裂韌性較低。實踐表明，較低的淬火溫度有利於形成板狀馬氏體。因此，我們選用較低的淬火溫度(760-780℃)，以保證奧氏體中含碳量低於0. 6%，獲得板狀馬氏體為主的結構形態。

淬火保溫時間與硬度的關係

保溫時間的長短與奧氏體形成有關。保溫時間過短，會使奧氏體形成不完全，淬火後的組織有殘存珠光體。隨著保溫時間的延長，硬度會提高。當保溫時間延一長到某一值後，硬度略有下降，且會發生氧化脫碳現象。實踐表明，保溫時間以工件到溫後20-25分鐘為宜。

淬火溫度、保溫時間與衝擊韌性的關係

對於強韌化處理工藝，有主張採用“低溫短時”、“加速加熱”等方法，以便獲得細晶粒和含碳量較低的板狀馬氏體。但實踐證明，加溫過快、淬火溫度過低和保溫時間過短，都會使奧氏體形成不完全，使淬火後殘存珠光體而降低韌性。不同淬火溫度時，衝擊韌性與保溫時間的關係曲線(試驗時採用梅氏試樣)。採用780℃的淬火溫度和20-25分鐘的保溫時間，有較高的衝擊韌性值，即可以明顯地提高淬火、回火狀態中鋼的韌性。

回火溫度的選擇

由於輪箍鋼的紅硬性較差，在採用強韌化處理後又減少了淬火、回火脆性的傾向，所以選用了較低的回火溫度(340-360℃)。實踐證明，這樣既提高了模具的硬度和強度，又避免了早期脆裂，從而延長了模具的使用壽命。