渗碳淬火后的混晶现象您见过吗？

aaron01 · 发表于 2013-7-2 09:31:56

现在这个问题出现得越来越频繁了，铁匠想和大家讨论一下，最好也请大家一起分享下，碰到的此类问题。
可以讨论混晶形成原因，现象，解决方法，等等。

毛毛的 · 发表于 2013-7-2 09:35:10

是的,版主这个提议很好,能不能讨论除了锻造与正火正常外的,如在渗碳过程中可能导致混晶的几种可能.

aaron01 · 发表于 2013-7-2 10:05:45

先来抛砖头吧，
渗碳淬火回火后组织，发现混晶，材料是20CrMo，大晶粒主要出现在心部。
20CrMo 混晶 50X 硝酸酒精.jpg

毛毛的 · 发表于 2013-7-2 10:07:26

aaron01 发表于 2013-7-2 10:05
先来抛砖头吧，
渗碳淬火回火后组织，发现混晶，材料是20CrMo，大晶粒主要出现在心部。

我的一部分产品就像上面的图一样,但没这么多.也就一两个大的

毛毛的 · 发表于 2013-7-2 10:09:42

毛毛的发表于 2013-7-2 09:35
是的,版主这个提议很好,能不能讨论除了锻造与正火正常外的,如在渗碳过程中可能导致混晶的几种可能. ...

版主你这一说,那出现问题都在材料与正火上了

Adam · 发表于 2013-7-2 10:12:55

混晶还是在毛坯上下功夫吧

aaron01 · 发表于 2013-7-2 10:13:08

用HV0.05的载荷，分别对大晶粒和细晶粒处，进行显微硬度检测，大晶粒处硬度410HV，小晶粒处360HV，疑为材料成分偏析引起。
外送第三方实验室做电子探针微区成分分析，证实大晶粒区存在碳元素和锰元素的偏聚，由于是心部位置，可确定与渗碳工艺无关，原材料造成的这个偏析。

aaron01 · 发表于 2013-7-2 10:26:03

第二个例子：
某冲压零件，S20C材料，3.5毫米板厚，网带炉碳氮共渗后发现混晶现象，追溯原材料，发现原材料就有此现象，下图是混晶材料和正常材料的对比，25X，100X，400X的对比照片：
S20C 原材料混晶.jpg

毛毛的 · 发表于 2013-7-2 10:38:23

aaron01 发表于 2013-7-2 10:13
用HV0.05的载荷，分别对大晶粒和细晶粒处，进行显微硬度检测，大晶粒处硬度410HV，小晶粒处360HV，疑为材料 ...

版主就按以上说的产品,从新淬火一下,晶粒有细小的可能吗?

aaron01 · 发表于 2013-7-2 10:38:50

本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 10:48 编辑

调查后发现，产品的加工流程为：钢厂热轧－－酸洗－－两次冷轧－－再结晶退火－－精轧－－冲压－－热处理
当时做的头脑风暴：

1，热轧过程中可能造成混晶的原因：
Ａ，终轧温度低，在两相区轧制，奥氏体和铁素体晶粒大小差异造成。
Ｂ，碳锰等合金元素偏析，局部合金元素聚集，在以后加热过程中引起晶粒局部长大。
Ｃ，钢锭存在大量第二相颗粒杂质，分布不均匀，在加热过程中起到钉扎晶界作用，局部出现细晶粒，其他区域继续长大。
Action：调查热轧板的晶粒度和成分偏析状况。

aaron01 · 发表于 2013-7-2 10:44:42

本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 10:48 编辑

2，冷轧变形量对晶粒度的影响，
临界变形量.JPG

Ａ，冷轧时变形量不均匀，材料局部变形量不够，再结晶时引起第一类异常长大。
Ｂ，冷轧变形量过大，引起第二类异常长大。

ACTION：调查冷轧变形量，调查热轧钢板厚度是否存在较大差异。

aaron01 · 发表于 2013-7-2 10:53:20

本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 10:55 编辑

毛毛的发表于 2013-7-2 10:38
版主就按以上说的产品,从新淬火一下,晶粒有细小的可能吗?

你还是那么急，其实采取什么措施，是第二步讨论的事，这里我想分析的是根本原因，以及怎么分析根本原因。
我在那个关于8D的帖子里，简单提到过如何分析根本原因，每道工序都不放过，把所有可能性列出来，一个一个去排除，用数据来排除，或者确认。
这里是个很好的例子。

吉祥如意 · 发表于 2013-7-2 10:53:35

aaron01 发表于 2013-7-2 10:44
2，冷轧变形量对晶粒度的影响，

铁匠能否再讲解一下：组织遗传的问题。

aaron01 · 发表于 2013-7-2 11:00:04

先把你们的问题放一放，铁匠继续把案例讲完：

3，再结晶退火工艺对晶粒度的影响

图片1.jpg

Ａ，退火温度过高造成晶粒长大
Ｂ，局部温度不均匀造成晶粒度不均匀
Action：１，调查再结晶退火温度是否合适，
　　　２，钢材是否存在受热不均现象，保温时间是否合适。

aaron01 · 发表于 2013-7-2 11:04:34

4, 热处理工艺的影响

A，炉温均匀性问题，可能会造成同炉产品有差异
B，零件加热速度，零件壁厚大的话，可能会造成同一个零件上不同部位温差较大。

Action：1，炉温均匀性调查
2，温度校准

aaron01 · 发表于 2013-7-2 11:11:04

本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 11:42 编辑

我们和客户沟通后，一起调查了以上action里列出的所有问题，
数据表明冷轧的变形量是12%，非常接近第一次异常长大的范围，而且热轧板的板厚有波动，所以有的批次好，有的批次差。
最终制定的解决措施是：更改热轧板厚度，采用更厚的热轧板，将冷轧工序的变形量提高到30%以上。
这个事发生在2010年，到现在为止，再没有出现过这种情况。客户是一家欧洲公司，在国外用的就是30%的变形量，国产化的时候，其技术人员把这个参数改了！{:soso_e111:}

aaron01 · 发表于 2013-7-2 11:22:44

本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 11:27 编辑

毛毛的发表于 2013-7-2 10:38
版主就按以上说的产品,从新淬火一下,晶粒有细小的可能吗?

第一个例子里，只要是重新返工淬火都可以拿到细晶，并且在试验炉里只加热一个零件到940C渗碳温度，按照原渗碳工艺走一遍，也不会有粗晶出现。
所以我们给出的结论是原材料即使有问题，在一定的热处理工艺条件下还是能够部分解决问题的，可以采用的解决方法有：
1，渗碳后缓冷，重新840C奥氏体化后淬火，由于奥氏体化温度是840，远低于原来的940C，可得细晶，缺点是变形可能会大点，成本也高。
2，降低渗碳温度，渗碳后直接淬火，缺点是温度低，时间要延长，
3，加快加热速度，试验炉里做和满炉做，唯一差别就是加热速度快很多。缺点是满炉生产，这个速度提升幅度有限。

其实是原材料问题，靠热处理补救，事倍功半不说，热处理该不该为前道的错误买单呢？
最终还是回到源头，和钢厂沟通，优化其工艺，才解决的问题。

aaron01 · 发表于 2013-7-2 13:13:45

本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 13:18 编辑

第三例子：
孤鸿踏雪在生产中发现的同样的混晶问题，寄样给我后，我们实验室拍的照片，具体原因不明。这个看上去有点诡异，表面比较多，心部几乎很少大晶粒。另外，似乎有带状分布特点，沿着锻造流线。

1.50-2.jpg

aaron01 · 发表于 2013-7-2 13:40:41

吉祥如意发表于 2013-7-2 10:53
铁匠能否再讲解一下：组织遗传的问题。

娃娃这个问题可不好答哦，首先要了解什么叫组织遗传，什么叫混晶现象。
混晶现象：钢的金相组织中同时出现细晶和粗晶的现象叫混晶。
组织遗传：将粗晶有序组织加热到高于Ac3温度，可能会导致形成的奥氏体与原始晶粒具有相同的形状、大小和取向，这种现象叫组织遗传。

吉祥如意 · 发表于 2013-7-2 13:43:27

aaron01 发表于 2013-7-2 13:40
娃娃这个问题可不好答哦，首先要了解什么叫组织遗传，什么叫混晶现象。
混晶现象：钢的金相组织中同时出 ...

这个问题是不好讲。简单了没兴趣，复杂了不好理解。知道个原则就是可以了。
铁匠接下去是否要讲到：如何消除和避免混晶的问题了。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-7-2 16:34:59

aaron01 发表于 2013-7-2 10:05
先来抛砖头吧，
渗碳淬火回火后组织，发现混晶，材料是20CrMo，大晶粒主要出现在心部。

有没有渗碳淬火前的组织图片？

aaron01 · 发表于 2013-7-2 17:06:58

本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 17:13 编辑

吉祥如意发表于 2013-7-2 13:43
这个问题是不好讲。简单了没兴趣，复杂了不好理解。知道个原则就是可以了。
铁匠接下去是否要讲到：如何 ...

消除和避免混晶，铁匠还是觉得应该从原材料着手的。这个话题留给大家讲比较好，铁匠一个人独角戏也不好

铁匠刚刚学习的资料上说，平衡组织加热奥氏体化，不会出现组织遗传；而非平衡组织加热奥氏体化，很容易出现组织遗传，铁匠仔细一想，还真是这么回事哦。

aaron01 · 发表于 2013-7-2 17:13:28

孤鸿踏雪发表于 2013-7-2 16:34
有没有渗碳淬火前的组织图片？

例1的那个问题是发生在2009年，记得当时有的原材料能发现混晶，有的不能发现，渗碳淬火后都有混晶现象。

热处理前后混晶情况对比.jpg

aaron01 · 发表于 2013-7-2 17:28:17

原始组织对组织遗传的影响：
原始组织是影响组织遗传的重要因素。同一钢种，原始组织是贝氏体时比马氏体的遗传性强。原始组织是魏氏组织时，也容易出现遗传。原始组织是铁素体+珠光体组织时，一般不会发生组织遗传。
对于原始组织是非平衡组织的合金钢，组织遗传是一个普遍现象。

沧海一声笑 · 发表于 2013-7-2 19:16:02

亚共析钢的混晶组织

清淡 · 发表于 2013-7-2 19:32:13

aaron01 发表于 2013-7-2 10:44
2，冷轧变形量对晶粒度的影响，

http://www.rclhome.net/forum.php?mod=viewthread&tid=3063&extra=我这个好像就是变形造成的。 200x-纵向~1.jpg

200x

100x

200x

清淡 · 发表于 2013-7-2 19:40:40

aaron01 发表于 2013-7-2 13:13
第三例子：
孤鸿踏雪在生产中发现的同样的混晶问题，寄样给我后，我们实验室拍的照片，具体原因不明。这个 ...

这个帖子我跟过，我一直认为是合金元素的偏析，不知道最终是什么原因？

qibao9891 · 发表于 2013-7-2 21:50:28

那个第三例能不能有这样猜测：
锻造时（或更早时）表面脱碳。随后的加热，由于温度较低，虽达到了未脱碳区域的临界温度，但没有达到脱碳层的临界温度。
未脱碳区域被细化，脱碳区域保持锻后的粗晶原始状态。

愚见。

aaron01 · 发表于 2013-7-2 22:14:11

qibao9891 发表于 2013-7-2 21:50
那个第三例能不能有这样猜测：
锻造时（或更早时）表面脱碳。随后的加热，由于温度较低，虽达到了未脱碳区 ...

锻造流线方向和大晶粒有一致性，我猜可能和锻造比不够有关，当然是没有什么根据的猜测，具体原因调查应该由杨工在现场完成。

aaron01 · 发表于 2013-7-2 23:53:43

清淡发表于 2013-7-2 19:32
http://www.rclhome.net/forum.php?mod=viewthread&tid=3063&extra=我这个好像就是变形造成的。200x100x2 ...

变形晶粒，确实表面的组织比心部要粗，不过算不上混晶，混晶的话，大晶粒至少要达到奥氏体晶粒度4级，或者更低。
这个表面和心部晶粒差别显然是变形量不同造成的。

aaron01 · 发表于 2013-7-2 23:58:09

沧海一声笑发表于 2013-7-2 19:16
亚共析钢的混晶组织

似乎和表面脱碳有关，哪头靠近表面？细晶区？还是粗晶区？

清淡 · 发表于 2013-7-3 08:14:35

aaron01 发表于 2013-7-2 23:53
变形晶粒，确实表面的组织比心部要粗，不过算不上混晶，混晶的话，大晶粒至少要达到奥氏体晶粒度4级，或 ...

这种变形造成的不能算混晶嘛？有人回复是变形量不同，再结晶造成的，刚好和版主说的差不多。

aaron01 · 发表于 2013-7-3 08:54:28

清淡发表于 2013-7-3 08:14
这种变形造成的不能算混晶嘛？有人回复是变形量不同，再结晶造成的，刚好和版主说的差不多。 ...

应该算不上，大晶粒也够不上4级，而且是比较均匀的

心情 · 发表于 2013-7-3 17:55:05

aaron01 发表于 2013-7-2 17:28
原始组织对组织遗传的影响：
原始组织是影响组织遗传的重要因素。同一钢种，原始组织是贝氏体时比马氏体的 ...

假如合金钢原始组织出现非平衡组织，我是不是可以通过高温回火来降低组织遗传的现象出现？

aaron01 · 发表于 2013-7-3 18:16:05

心情发表于 2013-7-3 17:55
假如合金钢原始组织出现非平衡组织，我是不是可以通过高温回火来降低组织遗传的现象出现？ ...

是的，采取退火或者是高温回火，消除非平衡组织，实现α 相再结晶，获得细小碳化物和铁素体的整合组织，可避免组织遗传。

心情 · 发表于 2013-7-3 20:20:05

以前经常遇到在渗碳淬火后，零件外表面和心部晶粒度都正常，总是在过渡层中会出现晶粒粗大。。。。这是怎么回事？

aaron01 · 发表于 2013-7-3 22:34:57

心情发表于 2013-7-3 20:20
以前经常遇到在渗碳淬火后，零件外表面和心部晶粒度都正常，总是在过渡层中会出现晶粒粗大。。。。这是怎么 ...

这个问题要具体问题具体分析了，抄袭了搬运工的那句话

建议是参考第二个例子做全面调查，铁匠最得意的就是案例2了，当时面临停产风险，铁匠做了这样的一个头脑风暴提交给客户，要求客户和我们一起展开调查，最终结论就是铁匠提出过的冷扎变形量问题。从那以后，我们的客户服服帖帖的！

心情 · 发表于 2013-7-4 21:14:13

本帖最后由心情于 2013-7-4 22:05 编辑

aaron01 发表于 2013-7-3 22:34
这个问题要具体问题具体分析了，抄袭了搬运工的那句话
建议是参考第二个例子做全面调查，铁匠最得意的 ...

当时也没怎么调查，一般都出现是渗碳温度比较高950度，工艺时间大约10个小时左右。。。
渗碳材料是20CrMo，原材料这些当时进来也不做检查。。出现大晶粒度后我们就二次淬火....
我想问一下，渗层不同区域的含碳量不同,是不是对过热敏感性不同？

wqjtyx2012 · 发表于 2013-7-5 13:07:34

坦白说普通热处理混晶普遍存在

吉祥如意 · 发表于 2013-7-5 13:43:41

心情发表于 2013-7-4 21:14
当时也没怎么调查，一般都出现是渗碳温度比较高950度，工艺时间大约10个小时左右。。。
渗碳材料是20CrM ...

这个问题有一定的难度。能否信息多一点。此处图片是渗碳淬回火后，过渡区的图片吗？

心情 · 发表于 2013-7-5 14:21:02

吉祥如意发表于 2013-7-5 13:43
这个问题有一定的难度。能否信息多一点。此处图片是渗碳淬回火后，过渡区的图片吗？ ...

以前遇到很多，外表层晶粒度都是好的，往里面一点总是出现晶粒粗大！
不在这家公司了，就只能找到这么一张金相照片了。。。。

吉祥如意 · 发表于 2013-7-5 14:24:51

心情发表于 2013-7-5 14:21
以前遇到很多，外表层晶粒度都是好的，往里面一点总是出现晶粒粗大！
不在这家公司了，就只能找到这么一 ...

谢谢。
可以把知道的情况大致讲一下，理论上讨论一下也是好的。
此处距渗碳层的情况如何？

心情 · 发表于 2013-7-5 16:44:04

吉祥如意发表于 2013-7-5 14:24
谢谢。
可以把知道的情况大致讲一下，理论上讨论一下也是好的。
此处距渗碳层的情况如何？ ...

去隔壁找到一张类似的组织，方框里面晶粒粗大，以前公司经常出现这样情况...............

毛毛的 · 发表于 2013-7-5 17:02:57

本帖最后由毛毛的于 2013-7-5 18:17 编辑

心情发表于 2013-7-5 16:44
去隔壁找到一张类似的组织，方框里面晶粒粗大，以前公司经常出现这样情况...............
...

我的产品与你的产品一样也是经常出现在这个位置。正火此处都是好的。我还是认为问题出在渗碳上,另一现象是出现此组织从新淬一下火组织就合格了,拿一个正火不好的晶粒度在3级的反复淬火,组织还是粗的.所以我认为问题还是出在渗碳过程中的冷却上.

吉祥如意 · 发表于 2013-7-5 19:03:19

心情发表于 2013-7-5 16:44
去隔壁找到一张类似的组织，方框里面晶粒粗大，以前公司经常出现这样情况...............
...

清楚了。这种情况与渗碳淬火工艺有关。适当改变工艺可以消除此现象。

毛毛的 · 发表于 2013-7-6 15:05:13

吉祥如意发表于 2013-7-5 19:03
清楚了。这种情况与渗碳淬火工艺有关。适当改变工艺可以消除此现象。

版主这个工艺怎么改变？请指导一下。谢谢

吉祥如意 · 发表于 2013-7-6 15:11:26

毛毛的发表于 2013-7-6 15:05
版主这个工艺怎么改变？请指导一下。谢谢

控制过渡区的范围，也许可以办到。

毛毛的 · 发表于 2013-7-6 15:32:37

吉祥如意发表于 2013-7-6 15:11
控制过渡区的范围，也许可以办到。

版主你的意思是减少扩散时间吗？

吉祥如意 · 发表于 2013-7-6 15:35:37

毛毛的发表于 2013-7-6 15:32
版主你的意思是减少扩散时间吗？

1. 可以减少扩散的时间设置；
2. 可以提高淬火的温度。
两种方法都可以达到目的，看具体的情况来选择。

毛毛的 · 发表于 2013-7-8 09:07:13

吉祥如意发表于 2013-7-6 15:35
1. 可以减少扩散的时间设置；
2. 可以提高淬火的温度。
两种方法都可以达到目的，看具体的情况来选择。 ...

第二种方法在我这试了不行，第一种方法有一定的效果不大。我这还有第三种方法。我这试出来不错

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