碳素工具钢球化退火工艺及影响球化质量的因素

1.碳素工具钢球退火工艺方法如下：

（1）在略低于AC1的温度下加热并长时间保持球化退火。用这种方法，如果原始组织是马氏体或贝民体，球化过程就是从这些非平衡组织的基体中析出碳化物并长大成球，本质上就是淬火和高温回火形成回火珠光体。如果原始组织是片状珠光体，球化就是碳通过溶解和沉积扩散的过程，使片状渗碳体首先脱落，然后逐渐变成球状。这种工艺生产周期长，不宜采用。

（2）一般球化退火。又称缓冷球化退火，是一种常用的球化退火方法，将钢加热到略高的AC1温度，保温后缓慢冷却，在缓冷过程中形成粒状珠光体，但球化质量般不如等温球化退火。

（3）等温球化退火。常用的退火方法是将钢加热到略高于AC1的温度，保温后冷却到略低于AR1的温度，在等温过程中完成球化珠光体的转变，球化质量一般优于普通球化退火。

（4）周期性球化退火。将钢加热到路高于AC1的温度一段时间，然后冷却到略低于AR1的温度一段时间，再加热到略高于AC1的温度一段时间，然后冷却到略低于AR1的温度一段时间，以此类推。这种工艺球化质量好，但工艺复杂，适用于球化难度大，球化质量要求非常严格的场合。

（5）形变球化退火。这是一个球化退火后的变形过程，目前仍在测试中。

另外，球化方法包括快速球化和通过往复热处理重复球化。

2.影响碳素工具钢球化质量的因素如下：

（1）化学成分的影响。随着碳合量的增加，碳素工具钢中碳化物的数量增加，奥氏体化球状碳化物的加热温度范围变宽。这是高碳含量T10~T13的碳素工具钢比低碳含量T7~T9的钢容易球化的重要原因。因为在相同加热温度下，含碳量高的钢残余碳化物颗粒多，奥氏体成分不均匀，有利于球化碳化物核心的形成，

（2）原组织的影响。原始组织越细，奥氏体化时获得的残余碳化物颗粒越多，冷却时获得的球化核心越多，球化效果越好。反之，球化效果差。如果原组织中有网状碳化物，球化退火后可变成断续的链状碳化物，需要提前正火消除。正常锻轧后，空冷正火后的组织细小，是球化退火前良好的原始组织。

（3）加热温度和加热时间的影响。当加热温度相对较低（例如路高于AC1）且加热时间较短时，原始片层珠光体中的碳化物没有完全溶解，退火后会得到细晶和薄片混合的珠光体组织，通常称为“过冷组织”。球化退火加热温度过高时，大量碳化物溶入实氏体，残余碳化物数量减少，奥氏体成分趋于均匀。随着形成球状碳化物的核心数量减少，退火后会得到部分或全部粗大的片状珠光体，称为“过热组织”。与过热组织相比，过冷组织与过热组织之间的距离较小，片状尺寸较短。当珠光体片层间距稍大时，片状尺寸仍短而弯曲。过热组织节距大，片长直。即使节距很小，棋子的形状仍然又长又直。

（4）降温速率的影响。在球化冷却条件下，当冷却速度较慢或等温温度较高时，碳化物粒径增大；当冷却速度快或等温温度低时，碳化物的形核率随过冷度的增加而增加，得到的碳化物颗粒因聚集不充分而细小。