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公元前六世纪,45#精密钢管兵器逐渐被采用,为了提高钢的硬度,淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟,其显微组织中都有马氏体存在,说明是经过淬火的。随着淬火技术的发展,人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀,相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了,同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206~公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15~0.4%,而表面含碳量却达0.6%以上,说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密,不肯外传,因而发展很慢。1863年,英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织,证明了钢在加热和冷却时,内部会发生组织改变,钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论,以及英国人奥斯汀早制定的铁碳相图,为现代45#精密钢管热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时,人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法,以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。
过程1真空淬火真空淬火炉按冷却方法分为油淬和气淬两类,按工位数分为单室式和双室式,904山\畏嘲均属周期式作业炉。真空油淬炉都是双室的,后室置电加热元件,前室的下方置油槽。工件完成加热、保温后移入前室,关闭中门后向前室充入惰性气至大约2.66%26times;lO ~1.01%26times;10 Pa(200~760mm汞柱),入油。油淬易引起工件表面变质。由于表面活性大,在短暂的高温油膜作用下即可发生显著薄层渗碳,此外,碳黑和油在表面的粘附对简化热处理流程很不利。真空淬火技术的发展主要在于研制性能优良、工位单一的气冷淬火炉。前述双室式炉亦可用于气淬(在前室喷气冷却),但双工位式的操作使大批量装炉的生产发生困难,也易在高温移动中引起工件变形或改变工件方位增加淬火变形。
精密光亮管的高温回火脆性的本质,普遍认为是磷、锡、锑、砷等杂质元素在原奥氏体晶界偏聚,导致晶界脆化的结果。而锰、镍、铬等合金元素与上述杂质元素在晶界发生共偏聚,促进杂质元素的富集而加剧脆化。而钼则相反,与磷等杂质元素有强的相互作用,可使在晶内产生沉淀相并阻碍磷的晶界偏聚,可减轻高温回火脆性稀土元素也有与钼类似的作用。钛更有效地促进磷等杂质元素在晶内沉淀,从而减弱杂质元素的晶界偏聚减缓了高温回火脆性。降低精密光亮管高温回火脆性的措施有:(1)在高温回火后用油冷或水快速冷却以抑制杂质元素在晶界偏聚;(2)采用含钼精密光亮管种,当钢中钼含量增加到0.7%时,则高温回火脆化倾向大大降低,超过此限20#精密钢管中形成富钼的特殊碳化物,基体中钼含量降低,精密光亮管的脆化倾向反而增加;(3)降低20#精密钢管中杂质元素的含量;(4)长期在高温回火脆化区工作的部件,单加钼也难以防止脆化,只有降低20#精密钢管中杂质元素含量,提高精密光亮管的纯净度,并辅之以铝和稀土元素的复合合金化,才能有效地防止高温回火脆性。
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