一种多相等温淬火球墨铸铁中先形成马氏体的确定方法

技术领域

本发明属于球墨铸铁生产技术领域，特别是一种多相等温淬火球墨铸铁中先形成马氏体的确定方法。

背景技术

等温淬火球墨铸铁由于具有综合力学性能高、工艺性能好而被广泛应用于汽车工业，如曲轴、凸轮轴及其他构件。大量研究表明，改变等温方式与等温温度会使得显微组织发生复杂的变化。一般来说，ADI的显微组织主要由石墨、贝氏体及残余奥氏体组成，以上各相的含量及形貌与等温淬火温度和时间具有较大的关系。当等温温度在350-400℃时，显微组织为石墨、少量羽毛状的上贝氏体加较大量的残余奥氏体，其韧性较好而强度较低；当等温温度为200-350℃时，显微组织多为石墨、针状下贝氏体加少量残余奥氏体，其强度较高而韧性较低。上述单一的等温方式均难以获得最佳的强韧性组合，因而，多相等温淬火球墨铸铁工艺应运而生。其旨在急冷过程中产生部分马氏体，随后等温一定时间后空冷，从而获得石墨、马氏体、贝氏体及残余奥氏体的多相组合。

研究表明，急冷过程中若先形成部分马氏体，将能对后期贝氏体形核起到促进作用。此外，先形成的马氏体可以起到分割球墨铸铁基体、细化后续形成的贝氏体的作用。这对提升球墨铸铁的综合力学性能，进而加速其在汽车渗碳齿轮等上的商业应用至关重要。

然而，多相等温淬火球墨铸铁急冷过程中先形成的马氏体与随后等温过程中形成的贝氏体束形貌极为相近，无论从光镜还是扫描电镜下都很难分辨两相组织。利用XRD仅能测定试样中的α及γ相，无法精确测定急冷过程中先形成的马氏体，且其测量误差较大，对实验结果的准确性有较大的影响；而若采用TEM结合点阵花样排布的手段，不仅成本高，而且制样、测试、分析所需的时间较长。

总之，现有技术存在的问题是：多相等温淬火球墨铸铁急冷过程中先形成的马氏体无法精确、快速得到测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多相等温淬火球墨铸铁中先形成马氏体的确定方法，精度高、速度快。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种多相等温淬火球墨铸铁中先形成马氏体的确定方法，包括如下步骤：

(1)成品制备：按照多相等温淬火工艺制备球墨铸铁成品；

(2)对比件制备：按照改进的多相等温淬火工艺制备球墨铸铁对比件；

(3)显微组织对比：将球墨铸铁成品的显微组织与球墨铸铁对比件的显微组织进行对比，根据形貌及颜色确定球墨铸铁成品中是否存在马氏体；

(4)马氏体含量测定：利用图像处理软件定量分析存在马氏体的球墨铸铁成品中马氏体的含量。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

1、精度高：利用XRD仅能测定试样中的α及γ相，无法精确测定急冷过程中先形成的马氏体，且其测量误差较大，对实验结果的准确性有较大的影响。而利用本发明，可以精确区分急冷过程中生成的马氏体与后期等温过程形成的下贝氏体，从而准确实现等温过程显微组织演变分析并有利于组织性能交互关系研究。

2、速度快：若采用TEM结合点阵花样排布的手段，过程繁琐，操作难度大，因而制样、测试、分析所需的时间较长。而利用本发明，只需按工艺进行热处理，测试和后期分析过程锐减，节约时间成本，更可提高工艺的可重复性。

具体实施方式

一种多相等温淬火球墨铸铁中先形成马氏体的确定方法，包括如下步骤：

(1)成品制备：按照多相等温淬火工艺制备球墨铸铁成品；

所述(1)成品制备步骤具体为：

将球墨铸铁坯件于850-1050℃奥氏体化10-30min，急冷并在淬火液中保持0.5-4s，随后放入200-300℃中保温2-4h后，空冷至室温，得到球墨铸铁成品。

(2)对比件制备：按照改进的多相等温淬火工艺制备球墨铸铁对比件；所述(2)对比件制备步骤具体为：

将对比件坯件于850-1050℃奥氏体化10-30min，急冷并在淬火液中保持0.5-4s，随后放入200-300℃中保温0.5h后，水淬至室温，得到球墨铸铁对比件。

(3)显微组织对比：将球墨铸铁成品的显微组织与球墨铸铁对比件的显微组织进行对比，根据形貌及颜色确定球墨铸铁成品中是否存在马氏体；

所述(3)显微组织对比步骤中，如球墨铸铁成品的显微组织中存在形貌及颜色与对比件的显微组织相近的黑色针状组织，则球墨铸铁成品中存在马氏体。

(4)马氏体含量测定：利用图像处理软件定量分析存在马氏体的球墨铸铁成品中马氏体的含量。

实施例1：

成品制备：球墨铸铁经890℃奥氏体化处20min后，急冷至220℃等温2h,最后空冷。

对比件制备：将原始球墨铸铁加热到890℃奥氏体化处理20min后，急冷并在淬火液中保持0.5s，随后在220℃中等温0.5h,最后水淬至室温。

显微组织对比：形貌、颜色相近的黑色针状组织确定为马氏体。

马氏体含量测定：利用图像处理软件定量分析，可确定多相等温淬火球墨铸铁成品中，急冷时先形成的马氏体含量为2-5％。

实施例2：

成品制备：球墨铸铁经890℃奥氏体化处理20min后，急冷至220℃等温3h,最后空冷。

对比件制备：将原始球墨铸铁加热到890℃奥氏体化处理20min后，急冷并在淬火液中保持1-2s，随后在220℃中等温0.5h,最后水淬至室温。

显微组织对比：形貌、颜色相近的黑色针状组织确定为马氏体。

马氏体含量测定：利用图像处理软件定量分析，可确定多相等温淬火球墨铸铁成品中，急冷时先形成的马氏体含量为10-15％。

实施例3：

成品制备：球墨铸铁经890℃奥氏体化处理20min后，急冷至220℃等温4h,最后空冷。

对比件制备：将原始球墨铸铁加热到890℃奥氏体化处理20min后，急冷并在淬火液中保持3-4s，随后在220℃中等温05h,最后水淬至室温。

显微组织对比：形貌、颜色相近的黑色针状组织确定为马氏体。

马氏体含量测定：利用图像处理软件定量分析，可确定多相等温淬火球墨铸铁原工艺中，急冷时先形成的马氏体含量为20-30％。

以上实施例仅是本发明若干种优选实施方式中的几种，应当指出，本发明不限于上述实施例；对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。