2.1 熱軋(鍛)材脫碳遺傳產(chǎn)生的粗片狀珠光體

2.1.1 產(chǎn)生原因

由于原材料表面脫碳層的含碳量較基體有所降低，在790℃左右加熱時(shí)已超過(guò)或接近圖2所示的SE相變線，脫碳層的奧氏體成分已完全均勻化或部分均勻化，此后冷卻就會(huì)得到全部或部分粗片狀珠光體組織(圖3)。這說(shuō)明熱軋(鍛)材表面的部分脫碳層會(huì)使球化退火相變溫度降低，若表層脫碳較嚴(yán)重，則球化退火后會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榇制瑺钪楣怏w，這是最常見(jiàn)的一種脫碳層，在盤(pán)條上，一般僅存在于局部表面。粗片狀珠光體分布的最大深度即代表所檢試樣的脫碳層深度。

2.1.2 危害

2.2 降溫冷卻速度過(guò)快產(chǎn)生的細(xì)片狀珠光體

2.2.1 產(chǎn)生原因

如果球化退火保溫后冷卻速度過(guò)快，將會(huì)干擾或終止表層已溶斷滲碳體的球化過(guò)程，并使表層出現(xiàn)細(xì)小、密集分布的粒狀碳化物(俗稱密團(tuán))，甚至出現(xiàn)共析細(xì)片狀珠光體(圖6)。這一區(qū)域只有碳化物形態(tài)的異常，無(wú)碳化物明顯減少的現(xiàn)象，由于該區(qū)域組織與球化欠熱組織相同，亦可稱為表層欠熱。這種缺陷組織往往可通過(guò)返修或拉拔變形+再結(jié)晶退火使次表層得到正常組織，但應(yīng)特別注意的是將表層的脫碳層與冷速過(guò)快造成的異常組織(細(xì)片狀珠光體)區(qū)分開(kāi)，絕不能混為一體。

2.3 加熱速度過(guò)快沖溫產(chǎn)生的粗片狀珠光體

2.3.1 產(chǎn)生原因

對(duì)球化退火材料進(jìn)行金相檢驗(yàn)時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)經(jīng)蝕劑浸蝕的表面存在深度一致的深灰色層，該層與黃灰色基體有明顯的色差，嚴(yán)重的甚至可觀察到粗晶現(xiàn)象，典型形貌如圖7所示，這是熱軋材退火時(shí)因加熱速度過(guò)快沖溫而產(chǎn)生的粗片狀珠光體層。軟磨鋼球冷酸洗后赤道與兩極之間呈黑色，經(jīng)分析黑色區(qū)組織即為粗片狀珠光體，其形貌如圖8所示。

球化退火在接近保溫溫度時(shí)，因加熱速度過(guò)快會(huì)產(chǎn)生一定的升溫慣性，并出現(xiàn)沖溫現(xiàn)象。如果沖溫使溫度升至奧氏體區(qū)，致使表層奧氏體成分均勻化，即使隨后溫度回落至設(shè)定的奧氏體+滲碳體兩相區(qū)，但表層奧氏體仍會(huì)保持成分均勻化這一狀態(tài)，此時(shí)冷卻后該層就會(huì)形成相當(dāng)于完全退火的共析轉(zhuǎn)變組織——粗片狀珠光體。

在沖溫時(shí)段，表層處于圖1所示SE線附近的高溫狀態(tài)，在沒(méi)有保護(hù)氣氛的球化爐中，即使不存在脫碳?xì)夥眨矔?huì)發(fā)生碳原子向外擴(kuò)散，從而引起過(guò)熱層中碳的減少。若粗片狀珠光體層晶界上仍有網(wǎng)狀滲碳體或片間距無(wú)明顯差異，則表明脫碳輕微。這種現(xiàn)象(圖9和圖10)大都出現(xiàn)在有碳勢(shì)保護(hù)氣氛的球化爐中。

若沖溫不嚴(yán)重，僅表層出現(xiàn)過(guò)熱組織，試樣基體的球化退火組織正常。過(guò)熱層深度較淺的盤(pán)條，可通過(guò)拉拔變形+再結(jié)晶退火，使其減薄變淺而成為合格品。

若沖溫嚴(yán)重，則粗片狀珠光體層較深(大于0.5mm)此時(shí)基體的球化退火組織一般也是過(guò)熱的，這表明球化退火時(shí)不但沖溫嚴(yán)重，而且保溫時(shí)段溫度也偏高，就要考慮熱電偶測(cè)溫的準(zhǔn)確性。

使用無(wú)保護(hù)氣氛和對(duì)流風(fēng)的井式爐和臺(tái)車爐生產(chǎn)的球化退火盤(pán)條，粗片狀珠光體缺陷大多位于爐頂部位。由于這種加熱爐溫度不均勻，爐頂溫度高，所以沖溫力度遠(yuǎn)大于其他部位。

退火爐的加熱曲線一般不會(huì)記錄到這種沖溫現(xiàn)象，這是由于退火爐內(nèi)熱電偶放置部位不能反映鋼材實(shí)際的加熱溫度(圖11)。

2.3.2 危害

由于表面過(guò)熱層存在較深的粗片狀珠光體層，其塑性極差,在拉拔時(shí)表面易出現(xiàn)橫裂甚至斷裂；即使拉拔時(shí)不開(kāi)裂，也易導(dǎo)致后道冷鐓加工工序發(fā)生開(kāi)裂(圖12和圖13) ，危害極大。

2.3.3 討論

一般而言，表層局部存在粗片狀珠光體，應(yīng)考慮原材料熱軋脫碳的遺傳；表層周邊均存在粗片狀珠光體且深度較淺的，應(yīng)考慮退火爐造成的氧化脫碳或升溫速度過(guò)快；表面周邊粗片狀珠光體層較深且基體存在過(guò)熱組織，則應(yīng)考慮退火爐測(cè)溫儀表?yè)p壞造成跑溫的可能。若粗片狀珠光體層中有網(wǎng)狀碳化物，不作為脫碳是加熱沖溫和退火爐保護(hù)氣氛碳勢(shì)過(guò)高而產(chǎn)生的表層異常組織。對(duì)于表層存在細(xì)片狀珠光體或細(xì)片狀珠光體+密團(tuán)，不作為脫碳，需調(diào)整冷卻工藝。

GCr15鋼球化退火材料的金相檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)球化退火操作具有指導(dǎo)性，如果球化退火的工藝制定者、操作工及檢驗(yàn)人員正確了解球化退火材料表層異常組織(片狀珠光體組織)的產(chǎn)生原因，就可避免此類缺陷組織的再次產(chǎn)生。

（來(lái)源：軸承雜志社）

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