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℃左右加熱時已超過或接近圖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，此后冷卻就會得到全部或部分粗片狀珠光體組織(圖3)。這說明熱軋(鍛)材表面的部分脫碳層會使球化退火相變溫度降低，若表層脫碳較嚴重，則球化退火后會轉(zhuǎn)變?yōu)榇制瑺钪楣怏w，這是最常見的一種脫碳層，在盤條上，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 降溫冷卻速度過快產(chǎn)生的細片狀珠光體

2.2.1 產(chǎn)生原因

如果球化退火保溫后冷卻速度過快，將會干擾或終止表層已溶斷滲碳體的球化過程，并使表層出現(xiàn)細小、密集分布的粒狀碳化物(俗稱密團)，甚至出現(xiàn)共析細片狀珠光體(圖6)。這一區(qū)域只有碳化物形態(tài)的異常，無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，但應特別注意的是將表層的脫碳層與冷速過快造成的異常組織(細片狀珠光體)區(qū)分開，絕不能混為一體。

2.3 加熱速度過快沖溫產(chǎn)生的粗片狀珠光體

2.3.1 產(chǎn)生原因

對球化退火材料進行金相檢驗時，有時會發(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，這是熱軋材退火時因加熱速度過快沖溫而產(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，因加熱速度過快會產(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定的奧氏體+滲碳體兩相區(qū)，但表層奧氏體仍會保持成分均勻化這一狀態(tài)，此時冷卻后該層就會形成相當于完全退火的共析轉(zhuǎn)變組織——粗片狀珠光體。

在沖溫時段，表層處于圖1所示SE線附近的高溫狀態(tài)，在沒有保護氣氛的球化爐中，即使不存在脫碳氣氛，也會發(fā)生碳原子向外擴散，從而引起過熱層中碳的減少。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)在有碳勢保護氣氛的球化爐中。

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

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

使用無保護氣氛和對流風的井式爐和臺車爐生產(chǎn)的球化退火盤條，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，所以沖溫力度遠大于其他部位。

退火爐的加熱曲線一般不會記錄到這種沖溫現(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際的加熱溫度(圖11)。

2.3.2 危害

由于表面過熱層存在較深的粗片狀珠光體層，其塑性極差,在拉拔時表面易出現(xiàn)橫裂甚至斷裂；即使拉拔時不開裂，也易導致后道冷鐓加工工序發(fā)生開裂(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，應考慮退火爐造成的氧化脫碳或升溫速度過快；表面周邊粗片狀珠光體層較深且基體存在過熱組織，則應考慮退火爐測溫儀表損壞造成跑溫的可能。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氣氛碳勢過高而產(chǎn)生的表層異常組織。對于表層存在細片狀珠光體或細片狀珠光體+密團，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結(jié)果對球化退火操作具有指導性，如果球化退火的工藝制定者、操作工及檢驗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。

（來源：軸承雜志社）

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