【摘 要】
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18Cr2Ni4WA钢是一种强韧性配合极好的低碳合金钢,经过渗碳处理后该钢具有外强内韧的特点,被广泛地用于制造高速、重载条件下的发动机及其它大型机械的主要承载件。本文针对18Cr2Ni4WA钢真空低压渗碳及渗后热处理过程中渗层组织演变规律开展系列研究,对高、低两种碳浓度渗碳工艺及对应的渗后热处理工艺进行了实验,分析了 18Cr2Ni4WA钢渗层组织和硬度在热处理过程中的演变规律,并对渗层组织在高温
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18Cr2Ni4WA钢是一种强韧性配合极好的低碳合金钢,经过渗碳处理后该钢具有外强内韧的特点,被广泛地用于制造高速、重载条件下的发动机及其它大型机械的主要承载件。本文针对18Cr2Ni4WA钢真空低压渗碳及渗后热处理过程中渗层组织演变规律开展系列研究,对高、低两种碳浓度渗碳工艺及对应的渗后热处理工艺进行了实验,分析了 18Cr2Ni4WA钢渗层组织和硬度在热处理过程中的演变规律,并对渗层组织在高温回火过程中热力学演变进行了计算。得出主要研究结果如下:（1）对18Cr2Ni4WA钢在不同加热条件下晶粒长大行为进行研究。结果表明:在850℃保温时,晶粒尺寸从7.8 μm长大到10.0 μm,晶粒长大较慢;在1050℃保温时,晶粒尺寸从23.1 μm长大到35.3 μm,晶粒长大较快。由此确定18Cr2Ni4WA钢最佳真空低压渗碳温度为950℃。（2）对低碳渗层渗碳淬火-低温回火过程组织演变规律与硬度变化的关系进行研究。结果表明:渗碳淬火与低温回火后组织差异不大;经过低温回火后渗层表面硬度最大值降低明显从HV691降低到HV621。在低温回火过程中马氏体晶格畸变减小对渗层硬度贡献减小从而使渗层硬度降低明显。（3）对高碳渗层渗碳淬火-高温回火-二次淬火-冷处理-低温回火过程组织及性能演变规律进行研究。结果表明:渗碳淬火后组织粗大含有较多残余奥氏体,经过高温回火后有大量渗碳体析出,二次淬火后部分渗碳体回溶,冷处理后残余奥氏体比二次淬火后减少。渗层表面硬度值最大值从HV678转变为HV353转变为HV713又转变为HV745,最终渗层硬度最大值为HV717,有效硬化层深度为1.8 mm。（4）对渗层组织在高温回火过程中分解析出驱动力进行了计算。计算结果为马氏体分解为铁素体与渗碳体的驱动力为-1.268 kJ/mol,残余奥氏体分解铁素体与渗碳体的驱动力-0.499kJ/mol;马氏体向渗碳体转变形核驱动力为-8.235kJ/mol,残余奥氏体向渗碳体转变形核驱动力为-1.835 kJ/mol;残余奥氏体向马氏体转变驱动力为0.794 kJ/mol。由此得到高温回火过程中,残奥只发生分解反应,不发生马氏体转变;在高温回火冷却过程中残余奥氏体向马氏体转变。
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