焼戻し中の鍛造品の微細構造と特性の変化

鍛造品焼入れ後、マルテンサイトと残留オーステナイトは不安定で、自発的に組織が安定へと変化する傾向があります。たとえば、マルテンサイト中の過飽和炭素が残留オーステナイトを分解して析出させ、変化を促進します。たとえば、焼戻しの場合、焼戻しは組織のバランスをとるための非平衡組織プロセスであり、このプロセスは原子の移動と拡散に依存し、この権限は完了した火の温度が高いほど、拡散速度が速くなります。逆に、焼戻し温度の上昇に伴い、鍛造品の焼入れ組織は一連の変化を経験します。ミクロ組織変態の状況に応じて、焼戻しは一般に、マルテンサイト分解、残留オーステナイト分解、炭化物蓄積の成長、およびフェライト再結晶の4つの段階に分けられます。
第一段階(200)
(1) 鍛造焼戻しマルテンサイトは80℃以下の焼戻しでは分解します。焼入れ鋼は明S組織変態を起こさず、マルテンサイト中の炭素の発生は部分的にしかなく、80~200℃の焼戻しでは分解が始まりません。マルテンサイトは分解し始め、極めて微細な炭化物が析出します。この段階で炭素鍛造品中のマルテンサイトの質量率が低下します。焼戻し温度が低いため、マルテンサイト析出物は過飽和炭素原子の一部のみであるため、炭素は依然として-Fe過飽和固溶体であり、非常に微細な炭化物がマルテンサイトマトリックス中に均一に分布して析出します。低飽和マルテンサイトと非常に微細な炭化物の混合組織は、焼戻しマルテンサイトと呼ばれます。

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(2)鍛造第二段階の焼戻し(200-300)では、残留オーステナイトの分解温度が200-300に上昇すると、マルテンサイトの分解が継続されますが、主な変化は残留オーステナイトの分解です。残留オーステナイトの分解は、炭素原子の膨張によって部分的な領域を形成し、その後、アルファ相と炭化物の混合物に分解されます。つまり、ベイナイトの形成です。この段階では鋼の硬度は明らかに低下しません。
(3)鍛造焼戻しにおける炭化物変態の第三段階(250~400℃)は、この温度域で起こります。高温のため、炭素原子の拡散性が強くなり、鉄原子の拡散回収能力も高まります。マルテンサイトは分解し、析出炭化物と残留オーステナイトが炭化物の分離・変態を伴い、比較的安定したセメンタイトへと変化します。マルテンサイトの炭素質量率が低下し、マルテンサイトの格子歪みが消失し、マルテンサイトがフェライトに変態します。フェライトマトリックスは、小さな粒状または層状のセメンタイト組織内に分布します。焼戻しと呼ばれる組織は、基本的にこの段階のオーステナイト焼入れ応力を排除し、硬度、塑性、靭性を向上させます。

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(4)鍛造焼戻しの第 4 段階 (>400) では炭化物が集まり、フェライトが再結晶化します。焼戻し温度が非常に高いため、炭素原子と鉄原子の増殖能力が強く、第 3 段階のセメンタイト片が形成され、500 ~ 600 以上で継続的に球状化して成長し、アルファ再結晶が徐々に発生し、元のプレート ストリップまたはシートのフェライト形態が失われ、組織上に多角形の粒度分布が形成され、フェライト マトリックス粒状炭化物として形成されます。このグループは焼戻しソルバイトと呼ばれ、焼戻しソルバイトの相と格子歪みの総合的な機械的特性が良好で、内部応力が除去されます。

(168鍛造ネットより)


投稿日時: 2020年8月5日

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