关于20Cr2Ni4这种钢的热处理问题

互利共赢 · 发表于 2014-7-18 10:40:11

本帖最后由潇潇暮雨于 2014-7-20 13:58 编辑

各位前辈都是化学热处理的专家，有几个问题请教
1.20Cr2Ni4这种材料是本质细晶粒钢吗？？
2.这种材料的锻件，厂家要求晶粒度大于5级，标准是6394 ，这个晶粒度用渗碳法去做，请问这个测量的是实际晶粒度还是本质晶粒度？
3.这种材料的锻件如何细化晶粒，我们锻件晶粒度（实际）只有3.5级，经过多次正+回火都没有改变（实际晶粒度3.5级不能满足渗碳要求吧）
4.各位前辈家中这种材料渗碳前晶粒度一般几级呢（实际晶粒度）
希望各为前辈赐教，交货期已经一拖再拖了，谢谢了，希望版主能够帮忙置顶讨论一下

microsoft · 发表于 2014-7-18 14:20:54

本帖最后由 microsoft 于 2014-7-18 14:24 编辑

所谓粗晶粒钢和细晶粒钢，只是表示奥氏体长大的倾向，至于奥氏体晶粒的实际大小，主要取决于加热规范。当加热温度很高时，细晶粒钢也可以得到粗大的奥氏体晶粒；反之，如果加热不高，粗晶粒钢也可以得到细小的奥氏体晶粒。细晶粒钢在常用的热处理加热温度范围内（800-930℃）可以保证具有细小的奥氏体晶粒度。
钢的晶粒度有以下几种：
（1）本质晶粒度  指钢加热到930±10℃奥氏体化并保温充分长的时间后所获得的奥氏体晶粒度。本质晶粒度表示钢的奥氏体晶粒在规定温度下的长大倾向，是制定钢的热处理规范的重要参考数据。
（2）实际晶粒度  指钢件在最后一次热处理（退火、正火、淬火）过程中，加热奥氏体化并保温后所实际得到的晶粒度；如为热轧（锻）材时，则指热轧终了时，其中奥氏体的晶粒度。实际晶粒度对钢的性能有密切的影响。
（3）起始晶粒度  是钢加热奥氏体化过程中，最初形成奥氏体晶粒的晶粒度。
你这里的晶粒指的是实际晶粒度

互利共赢 · 发表于 2014-7-18 15:02:47

microsoft 发表于 2014-7-18 14:20
所谓粗晶粒钢和细晶粒钢，只是表示奥氏体长大的倾向，至于奥氏体晶粒的实际大小，主要取决于加热规范。当加 ...

你的意思是说厂家给的晶粒度大于5级，是指实际晶粒度吗？？？
这种材料的实际晶粒度只有3.5级，这样正常吗？？

吉祥如意 · 发表于 2014-7-18 15:08:44

互利共赢发表于 2014-7-18 15:02
你的意思是说厂家给的晶粒度大于5级，是指实际晶粒度吗？？？
这种材料的实际晶粒度只有3.5级，这样正常 ...

始终没有看到金相图片，不好说正常与非正常。

互利共赢 · 发表于 2014-7-18 15:22:11

吉祥如意发表于 2014-7-18 15:08
始终没有看到金相图片，不好说正常与非正常。

工件是用便携显微镜检测的，没有拍照功能，真是不好意思

吉祥如意 · 发表于 2014-7-18 15:34:59

互利共赢发表于 2014-7-18 15:22
工件是用便携显微镜检测的，没有拍照功能，真是不好意思

用这个东东检测，工件不是小件鸟。
注意检测深度，一定要大于5MM处。
等待您的再次检测结果。

搬运工 · 发表于 2014-7-18 22:48:51

本帖最后由搬运工于 2014-7-18 23:04 编辑

1.你在购进的这个20CR2NI4原材料上取样，按GB/T6394-2002中的渗碳法进行晶粒度检测，结果会是该材料的本质晶粒度级别小于5级，也就是说该材料属于本质粗晶粒钢。
2.这个材料的锻件通常锻造后的晶粒度较大，在锻件上取样用渗碳法进行晶粒度检测既无依据也无实际意义。检测结果仅仅只是能够代表这个锻件在这个所谓的渗碳法条件下的实际晶粒度大小，与材料的本质晶粒度完全不沾边。
3.关于你提到的：这种材料的锻件如何细化晶粒，我们锻件晶粒度（实际）只有3.5级，经过多次正+回火都没有改变（实际晶粒度3.5级不能满足渗碳要求吧）。
我的建议是：先要控制好锻造工序，如果锻造组织正常，可以用最高不超过880°C的温度进行正火处理，如果锻件组织中出现有魏氏体组织等之类的缺陷组织，那就先后进行880°C、840°C的两次正火处理，确保正火后的组织（包括晶粒度）级别符合要求，你先试几件。
4.不管是不是本质细晶粒度钢，标准要求渗碳件渗碳前奥氏体实际晶粒度级别大于等于5级。

补充说明两点：1.客户应该直接在正火后的锻件上取样，用硝酸酒精腐蚀检测正火后锻件的晶粒度。这个项目的检测不能再有重新加热奥氏体化过程。
2.你这个零件用的是个非常典型的渗碳钢，最后要用高、低不同的两种淬火加热温度进行之后的最终热处理。

个人观点。

搬运工 · 发表于 2014-7-19 07:37:22

互利共赢发表于 2014-7-18 15:02
你的意思是说厂家给的晶粒度大于5级，是指实际晶粒度吗？？？
这种材料的实际晶粒度只有3.5级，这样正常 ...

你交给客户的正火后锻件，奥氏体实际晶粒度级别要大于等于5级。
你交出去的正火后锻件晶粒粗大，主要原因是正火温度高得太离谱了。
再有一个问题：客户是如何做这个正火后锻件的晶粒度检测的，这个一定要落实清楚。

tianmu · 发表于 2014-7-19 07:47:05

搬运工发表于 2014-7-18 22:48
1.你在购进的这个20CR2NI4原材料上取样，按GB/T6394-2002中的渗碳法进行晶粒度检测，结果会是该材料的本质 ...

用880,840正火温度太低了，至少要920正火，当然，还得再加一次高温回火，可保证晶粒度细小，还好加工，不过楼主说的正火后3.5级晶粒度，个人感觉几次正火后不应该这样。即使温度不高，

搬运工 · 发表于 2014-7-19 08:09:25

tianmu 发表于 2014-7-19 07:47
用880,840正火温度太低了，至少要920正火，当然，还得再加一次高温回火，可保证晶粒度细小，还好加工，不 ...

你这个“至少要920正火”的依据在哪里呢？
你可以比较一下这个材料与20CRMNTI 、20CRMO等材料在临界温度AC3上的差别，更好的办法是直接查看这个典型材料用作渗碳零件时的热处理工艺，这方面的案例很多。
资料书籍中对这个材料的热处理工艺的介绍是非常多的。它确实是一个很有代表性的典型的材料。

shaod · 发表于 2014-7-19 08:47:19

1.6W帮你搞定，能接受么？验收标准请详细说明。
看来今年聚会第二天的开支就要有着落了{:soso_e120:}{:soso_e120:}

互利共赢 · 发表于 2014-7-19 11:10:40

shaod 发表于 2014-7-19 08:47
1.6W帮你搞定，能接受么？验收标准请详细说明。
看来今年聚会第二天的开支就要有着落了{:soso ...

我只是个技术员，我要是老板吗，你说的不是什么大数目。可惜，我个人很穷的。
支付不起，怎么还需要钱来解决问题吗？？

互利共赢 · 发表于 2014-7-19 11:11:58

互利共赢发表于 2014-7-19 11:10
我只是个技术员，我要是老板吗，你说的不是什么大数目。可惜，我个人很穷的。
支付不起，怎么还需要钱来 ...

验收标准就是 GB/T 6394 晶粒度5级以上

互利共赢 · 发表于 2014-7-19 11:13:04

互利共赢发表于 2014-7-19 11:11
验收标准就是 GB/T 6394 晶粒度5级以上

不知前辈有什么高招，分享一下。

搬运工 · 发表于 2014-7-19 11:33:42

互利共赢发表于 2014-7-19 11:11
验收标准就是 GB/T 6394 晶粒度5级以上

GB/T 6394 是检测方法标准，产品验收标准与GB/T 6394 不搭界。

搬运工 · 发表于 2014-7-19 11:46:52

互利共赢发表于 2014-7-19 11:11
验收标准就是 GB/T 6394 晶粒度5级以上

你尽快确认一下客户是怎么检测这个晶粒度的。
难道会是从你的正火后锻件上取样，再按GB/T 6394 中的渗碳法做检测？？？

tianmu · 发表于 2014-7-19 12:09:40

搬运工发表于 2014-7-19 08:09
你这个“至少要920正火”的依据在哪里呢？
你可以比较一下这个材料与20CRMNTI 、20CRMO等材料在临界温度A ...

20CRMNTI 正常正火温度该是950，20CR2NI4正常正火温度935，20CR2NI4,A是典型军品高强度齿轮料，我们没有少干。知道一些。

搬运工 · 发表于 2014-7-19 12:51:26

tianmu 发表于 2014-7-19 12:09
20CRMNTI 正常正火温度该是950，20CR2NI4正常正火温度935，20CR2NI4,A是典型军品高强度齿轮料，我们没有 ...

1，我认为说某些军品高强度齿轮会选择20CR2NI4A材料是成立的，说20CR2NI4A是典型军品高强度齿轮料则无依据，也许我的这个认识是错的。
2.我认为根据具体情况选择具体的正火加热温度是正确的，说“20CRMNTI 正常正火温度该是950，20CR2NI4正常正火温度935同样没有依据。也许我的这个认识也还是错的。

搬运工 · 发表于 2014-7-19 15:54:37

本帖最后由搬运工于 2014-7-19 15:58 编辑

上几个截图，并说几个问题：
1.书籍资料上的数据只能作为参考。
2.具体问题具体分析，你这个件锻造前后是个什么样的组织状态，一直没有交代。
3.锻件一般有组织缺陷的，不同程度的组织缺陷需要用不同的工艺方法去应对。所以必须要掌握锻后组织状况。具体到你的这个零件，如果该锻件有严重的魏氏体组织，那是需要在正常的正火工序前加一道温度相对较高的正火工序的，而当由于锻造工艺的原因，锻件出现有马氏体、贝氏体组织时，那是不是应该在正常的正火工序前，加上一道高温回火工序呢？
4.理论上钢铁材料除奥氏体钢外，都是可以通过热处理方法细化晶粒的。你的零件出现晶粒度指标不合格，是生产工艺原因，也不排除有客户检测方法方面的原因。

孤鸿踏雪 · 发表于 2014-7-19 16:23:16

这个材料可以采用930~940°C正火+650~680°C高温回火，正火冷却时应强风吹冷，正火+高回后晶粒度可达6~7级

搬运工 · 发表于 2014-7-19 16:35:44

孤鸿踏雪发表于 2014-7-19 16:23
这个材料可以采用930~940°C正火+650~680°C高温回火，正火冷却时应强风吹冷，正火+高回后晶粒度可 ...

杨工实际做过这个产品？

搬运工 · 发表于 2014-7-19 16:42:37

这是个铸锭锻打件。

孤鸿踏雪 · 发表于 2014-7-19 17:06:02

搬运工发表于 2014-7-19 16:35
杨工实际做过这个产品？

我没有亲自做过，但我的同事（分公司热处理工程师）一直做这个材料的产品。

高兄觉得有什么问题吗？

tom · 发表于 2014-7-19 17:09:21

950℃均温后保温至少1h，空冷或雾冷，650℃回火，经正回火的试样按照EN-ISO 643-2003正常做出来晶粒度在6级以上。

搬运工 · 发表于 2014-7-19 21:21:34

本帖最后由搬运工于 2014-7-19 21:32 编辑

tom 发表于 2014-7-19 17:09
950℃均温后保温至少1h，空冷或雾冷，650℃回火，经正回火的试样按照EN-ISO 643-2003正常做出来晶粒度在6级 ...

十分的抱歉。
我得纠正我之前发言中的一些不正确的观点。
1.20Cr2Ni4本质晶粒度问题，我没有用数据说话。
2.我之前认为的20Cr2Ni4锻后正火不能用高温正火工艺方法，观点是偏颇的。

楼主这个零件反复的正火+回火，晶粒度不能达标，可否这么考虑呢：
1.因材料的特殊性，可在锻后与锻后的正火之间加一道有充分保温时间的高温回火，考虑到原材料存在成分偏析及炉温准确性、炉温均匀性方面的一些问题，可将680°C的回火温度作适当的下调。这里的回火，作用是避免组织遗传。
2。考虑到锻造后可能存在有组织粗大问题，如果一次正火+回火（同样要注意回火温度）不能解决问题，可再附加一次适当温度的正火、回火处理。

孤鸿踏雪 · 发表于 2014-7-19 21:54:16

搬运工发表于 2014-7-19 21:21
十分的抱歉。
我得纠正我之前发言中的一些不正确的观点。
1.20Cr2Ni4本质晶粒度问题，我没有用数据说话。

楼主的正火温度太高（980°C）值得关注，另外，楼主没有描述产品的几何尺寸和正火冷却条件

shaod · 发表于 2014-7-19 22:00:28

互利共赢发表于 2014-7-19 11:10
我只是个技术员，我要是老板吗，你说的不是什么大数目。可惜，我个人很穷的。
支付不起，怎么还需要钱来 ...

就是啊，在这里也就是我显得这么另类，我很喜欢但我自己不贪，这是计划用来开办年会使用的。
这里很多人都能帮你解决这个问题，而且是免费的，很热心。
钱又不是你的，和你老板商量商量呗，就和他说：有钱能使鬼推磨。

搬运工 · 发表于 2014-7-19 22:13:46

孤鸿踏雪发表于 2014-7-19 21:54
楼主的正火温度太高（980°C）值得关注，另外，楼主没有描述产品的几何尺寸和正火冷却条件 ...

嗯，
还有原材料情况没有交代清楚。
如果锻后空冷存在有粗大马氏体组织，会在后续正火处理时出现组织遗传现象，（980°C）的正火温度选择不合适。
如果一定需要采用两次正火，两次正火之间的回火温度也应稍下降，回火时间要充足。
二次正火时的温度是完全可以大幅度下调的。

搬运工 · 发表于 2014-7-19 22:18:48

孤鸿踏雪发表于 2014-7-19 21:54
楼主的正火温度太高（980°C）值得关注，另外，楼主没有描述产品的几何尺寸和正火冷却条件 ...

楼主曾将不合格产品做过880°C的正火处理，组织仍粗大，你看有否组织遗传因素在里面？

搬运工 · 发表于 2014-7-20 07:45:34

有无这样的一种极端情况呢：
由于铸件成分偏析，局部区域存在稳定的奥氏体单项组织？
大家说说看。

小朱 · 发表于 2014-7-20 07:55:52

孤鸿踏雪发表于 2014-7-19 16:23
这个材料可以采用930~940°C正火+650~680°C高温回火，正火冷却时应强风吹冷，正火+高回后晶粒度可 ...

不知道杨老师那如何测正火后的晶粒度的？

小朱 · 发表于 2014-7-20 07:58:33

孤鸿踏雪发表于 2014-7-19 21:54
楼主的正火温度太高（980°C）值得关注，另外，楼主没有描述产品的几何尺寸和正火冷却条件 ...

杨老师，他的那个980，估计相当于是高温扩散退火，消除组织成分偏析或者混晶之类的组织缺陷，后面的940应该才算是正常的正火工艺，这个材料我们经常干，做出来的产品都很稳定，所以我一直不解的是你们所讨论的晶粒度到底是正火后的晶粒度，还是成品渗碳淬火后的晶粒度？？？

孤鸿踏雪 · 发表于 2014-7-20 10:03:37

搬运工发表于 2014-7-19 22:18
楼主曾将不合格产品做过880°C的正火处理，组织仍粗大，你看有否组织遗传因素在里面？ ...

这个材料880°C正火？能起到正火作用吗？

孤鸿踏雪 · 发表于 2014-7-20 10:07:56

小朱发表于 2014-7-20 07:55
不知道杨老师那如何测正火后的晶粒度的？

正火后测定晶粒度有什么玄机吗？

孤鸿踏雪 · 发表于 2014-7-20 10:10:49

小朱发表于 2014-7-20 07:58
杨老师，他的那个980，估计相当于是高温扩散退火，消除组织成分偏析或者混晶之类的组织缺陷，后面的940应 ...

980°C，高温扩散退火C，那晶粒能不粗大吗？本来不粗大的，经这么一折腾，也会变得粗大起来

搬运工 · 发表于 2014-7-20 10:39:45

孤鸿踏雪发表于 2014-7-20 10:03
这个材料880°C正火？能起到正火作用吗？

1.这个材料这样的处理方式是否还能称作为正火？
2.这个材料为什么就不能通用880°C正火？

孤鸿踏雪 · 发表于 2014-7-20 11:42:58

搬运工发表于 2014-7-20 10:39
1.这个材料这样的处理方式是否还能称作为正火？
2.这个材料为什么就不能通用880°C正火？ ...

你可以使用880°C试一试看看效果嘛

小朱 · 发表于 2014-7-20 12:44:38

孤鸿踏雪发表于 2014-7-20 10:10
980°C，高温扩散退火C，那晶粒能不粗大吗？本来不粗大的，经这么一折腾，也会变得粗大起来 ...

晶粒粗大了，在后续的940正火的过程中，如果控制好加热速率跟保温时间还是可以把粗大晶粒细化的

小朱 · 发表于 2014-7-20 12:45:32

孤鸿踏雪发表于 2014-7-20 10:07
正火后测定晶粒度有什么玄机吗？

玄机倒是没有，就是想学习下杨老师那里测正火晶粒度的方法？是金相法，把晶粒度腐蚀出来么还是采用别的方法

孤鸿踏雪 · 发表于 2014-7-20 13:49:02

小朱发表于 2014-7-20 12:44
晶粒粗大了，在后续的940正火的过程中，如果控制好加热速率跟保温时间还是可以把粗大晶粒细化的 ...

楼主没有说先进行扩散退火，在进行正火吧？

孤鸿踏雪 · 发表于 2014-7-20 13:51:54

小朱发表于 2014-7-20 12:45
玄机倒是没有，就是想学习下杨老师那里测正火晶粒度的方法？是金相法，把晶粒度腐蚀出来么还是采用别的方 ...

不是有标准吗？我给你传一个汇九的内部资料

搬运工 · 发表于 2014-7-20 23:10:54

孤鸿踏雪发表于 2014-7-20 11:42
你可以使用880°C试一试看看效果嘛

有无效果看锻造后组织状况，
资料上介绍的及各个企业实际采用的20Cr2Ni4零件的制造工艺方法很多，看具体情况。
我找个人来回复几贴，大家都参与一下。
楼主的这个件有其特殊的地方，原材料为铸造钢锭。

tianmu · 发表于 2014-7-21 08:59:57

搬运工发表于 2014-7-19 15:54
上几个截图，并说几个问题：
1.书籍资料上的数据只能作为参考。
2.具体问题具体分析，你这个件锻造前后是个 ...

你这参考资料可不敢恭维，牌号都能写不对，可见科学性呢。

tianmu · 发表于 2014-7-21 09:06:29

搬运工发表于 2014-7-19 08:09
你这个“至少要920正火”的依据在哪里呢？
你可以比较一下这个材料与20CRMNTI 、20CRMO等材料在临界温度A ...

AC3相同的材料，正火温度可不尽相同，还得看他们合金元素含量，来料状态等等。

搬运工 · 发表于 2014-7-21 09:55:21

tianmu 发表于 2014-7-21 09:06
AC3相同的材料，正火温度可不尽相同，还得看他们合金元素含量，来料状态等等。 ...

正火工艺要看正火前组织状态，并视对正火后的组织、性能要求。
AC3相同的材料，正火温度可不尽相同，这个我不反对。
我是希望你能提供一个20Cr2Ni4正常正火温度是935°C的依据。
我上传的资料，是刚刚为一个朋友购的一本书上的，不巧，这本书正好又是个盗版的，难免会有印刷或其它一些方面的错误。
实际生产中，用880°C以下的奥氏体化温度对这个材料进行正火处理的例子是有不少的。

tom · 发表于 2014-7-21 10:06:47

这个材料后续还有渗碳，正火为了消除锻造缺陷、细化晶粒，原则上正火温度不低于渗碳温度。

搬运工 · 发表于 2014-7-21 10:26:00

正火有改善缺陷组织、细化晶粒、调整硬度。。。等等一些为后续加工工序作准备的功能，你可否上传一个原则上正火温度不低于渗碳温度的理论依据？

小朱 · 发表于 2014-7-21 10:26:26

孤鸿踏雪发表于 2014-7-20 10:10
980°C，高温扩散退火C，那晶粒能不粗大吗？本来不粗大的，经这么一折腾，也会变得粗大起来 ...

980是会粗大，不过在后面的940正火的时候如果控制好加热速率，跟保温时间还是可以将晶粒细化的

搬运工 · 发表于 2014-7-21 10:35:03

小朱发表于 2014-7-21 10:26
980是会粗大，不过在后面的940正火的时候如果控制好加热速率，跟保温时间还是可以将晶粒细化的 ...

1.细化晶粒与晶粒细化的程度是有区别的。
2.你那里是否有运用淬火+高温回火作为20Cr2Ni4渗碳前的预备热处理这样的典型生产工艺？

小朱 · 发表于 2014-7-21 10:58:16

搬运工发表于 2014-7-21 10:35
1.细化晶粒与晶粒细化的程度是有区别的。
2.你那里是否有运用淬火+高温回火作为20Cr2Ni4渗碳前的预备热 ...

高工，我们这里运用的是正火加高回 930正火，然后640高回后随炉冷却。这样的工艺做为预先热处理。

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