毕业设计（论文）-T8钢锻后余热热处理研究.doc

毕业设计T8钢锻后余热热处理研究学生姓名： 段伟超 学号： 112018228 系 部： 机械工程系 专 业： 材料成型及控制工程 指导教师： 韩海军 二零一五年六月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： T8钢锻后余热热处理研究 系部： 机械工程系 专业： 材料成型及控制工程 学号：112018228 学生： 段伟超 指导教师（含职称）：韩海军（高工） 专业负责人： 赵跃文 1设计的意义以及目标（1）意义 1)有利于对所学知识的理解巩固 2)能很好地利用锻后余热节省工序 减低成本 提高效率3)通过一些实验提高动手能力及学会实验分析方法（2）目标： 以所学专业知识为基础，以实用为目的，通过热处理工艺进行分析及相关参数的计算，进一步得出在锻造工艺结束时如何利用T8钢的终锻温度，在不再进行加热的情况下相关热处理的工艺方案。总结出并熟练掌握热处理、特别是锻后预热热处理的规律和方法。2主要任务 通过对T8钢锻造加热规范及T8钢常规热处理加热温度的比较，利用金属学及热处理的相关知识，研究如何利用T8钢在终锻温度下进行正火及退火等热处理，得出一定的工艺方法。3设计的基本要求和内容基本要求 1）认真学习相关书籍，查阅中外文资料，制定出合理的工艺方案；认真做好各环节计算与分析，使工艺分析正确，方案合理；2）勤于思考，应用所学的专业知识来解决设计中遇到的问题；3）翻译一篇与本课题相关的英文文献；主要内容1）对T8钢锻后预热热处理工艺性进行科学的分析；对相关参数进行准确的分析研究。2）通过查阅相关的热处理资料及手册，设计出合理的工艺方案。3）探索总结出一套相关的锻后预热热处理的规律和方法。4主要参考文献 金属学与热处理（第2版） 哈尔滨工业大学 崔忠圻 覃耀春 金宝士，宋春梅，张淑琴，等. 热处理工艺对T8 钢硬度及冲击韧性的影响J佳木斯工学院学报，1994，(12)：2-4 李晓理 热处理工艺对T8 钢显微组织及硬度的影响J辽宁科技大学学报，2014，37(2)：137-1434进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1查找相关资料了解研究任务 2014.12.01至2014.12.202阅读查找资料制定方案2014.12.21至2015.3.103做一些实验及观察 2015.3.11至2015.4.204完成力学性能测定实验分析结果 2015.4.21至2015.5.155撰写毕业论文准备答辩 2015.5.15至2015.6.05T8钢锻后余热热处理研究摘 要：T8钢是一种工业常用钢。T8钢的始锻温度为1100左右，终锻温度为850左右。应为其价格便宜，来源容易，经常拿来做简单的模具，以及低速刀具、木工刀具、凿子、錾子。T8钢普通的热处理工艺一般为球化退火、淬火、回火。但是球化退火所用时间太长。这样造成热处理时间过长，能源消耗大。本设计主要是研究利用T8钢锻后高温，直接进行热处理。测试一种利用锻后余热的热处理工艺。这样达到节约能源，提高生产效率的目的。关键词：T8，热处理，锻后余热T8 steel forging after heat treatment study of waste heatAbstract:T8 steel is a kind of common steel industry. Beginning of T8 steel forging temperature about 1100 , the final forging temperature about 850 .because its cheap and source is easy, often used to do a simple mold, as and the low speed cutting tools, woodworking tools, chisels, chisel. T8 steel common heat treatment process is spheroidizing annealing, quenching and tempering. But the spheroidizing annealing time is too long. Because of this, heat treatment time is too long, and large energy consumption. This design mainly is the study of use of T8 steel high temperature after forging, heat treatment directly. Testing a use after forged heat treatment process of waste heat. So save energy, improve production efficiency.Keywords: T8,Heat treatment,Forging after heat目 录绪论11热处理的概述32 T8钢的特性及应用范围42.1特性42.2应用42.3T8钢的化学成分（/%）42.4 T8钢的物理性能43 T8钢与其他碳素工具钢的对比74 T8钢的锻造温度94.1 T8钢始锻温度94.2 T8钢终锻温度94.3锻造温度范围95 T8钢的普通热处理工艺135.1 T8钢球化退火的目的及球化退火后的组织结构和性能135.2 T8钢淬火的目的及淬火后的组织结构和性能135.3 T8钢低温回火后的目的及回火后组织结构和性能136普通热处理工艺对T8钢显微组织及硬度的影响156.1 球化退火对组织的影响156.2 淬火组织及硬度166.3 回火组织及硬度187T8钢锻后余热热处理207.1T8钢锻后余热退火207.2T8钢锻后余热退火的特点207.3T8钢锻后余热淬火工艺207.4T8钢锻后余热淬火的特点208实验238.1 实验方案238.2硬度测试238.3 抗拉强度258.4冲击韧性268.5实验结果26结论28参考文献29致 谢30II太原工业学院毕业设计 12绪论 在机械制造上T8钢得到非常广泛的应用，T8钢的含碳质量分数一般在百分之零点七五到百分之零点九零之间，经过普通热处理后硬度一般在60到63HRC之间。因为T8钢的热处理工艺简单并且生产成本也低。冷、热加工性能好,并且热处理之后的硬度和耐磨性都比较高，所以在机械行业中得到广泛应用。T8钢由于含碳量在百分之零点七五到百分之零点九零之间，热处理后因其碳化物过多所以T8钢的塑性和韧性都比较的差。如果采用的热处理工艺不合适，会使T8钢在使用早期出现开裂和破碎的现象。在实际产生中，T8钢经常用来做刀具，刀刃与工件在切削过程中由于较强摩擦会产生严重磨损以及大量热量，使刀刃温度升到600之上，甚至更高，很可能导致刀具崩刃或者折断现象，直接缩短了刃具的使用寿命。T8钢锻造加工后必须进行适当的球化处理，使T8钢中粒子和局部高碳地方形成碳化物核心使其聚集球化，同时细化铁基体晶粒度，再经过淬火回火，使大量弥散析出碳化物颗粒，阻碍奥氏体晶粒长大。我国很早便对T8钢进行研究分析。当前，T8钢件锻造后还是广泛采用球化退火工艺，锻后空冷后进行球化退火。 本课题以金属学与热处理方面的知识为基础，通过热处理工艺进行分析及相关参数的计算，进一步得出在锻造工艺结束时如何利用T8钢的终锻温度，在不加热的情况下制定相关热处理的工艺方案。总结出一定的规律及方法。另外通过课题研究加深巩固已学知识。并且通过一定的实验提高学生动手实验能力以及提出问题分析问题解决问题的能力。在以后工作中遇到问题，能够自己查找资料提取信息分析信息找到所需资料加强加快解决问题的能力。 本课题主要研究T8钢的正常热处理工艺，同时研究T8钢锻造后加热规范再加以比较。找到其中的异同点，利用金属学与热处理的相关知识，通过一定的方法和工艺探究是否可以利用T8钢锻后余温进行热处理工艺得出一定的工艺方法。来得到减少一定工艺，提高生产效率，节省能源降低成本的目的。 拟采用的研究手段，首先查找T8钢主要用途，同时查知T8钢的一些物理化学特性。然后第一阶段查找一个T8钢制造的工具，了解了这工具的制作工艺流程。特别是他的热处理流程，得知每个热处理流程的目的，以及具体的工艺方法。这样对一个T8钢工具有一个初步的认识便于下一步的研究。第二部阅读金属学与热处理的书籍，能够看懂铁碳合金相图。第三部阅读一些有关这方面的期刊、文献等。了解现在已有的成果和进展。第四步在指导老师的指导下做一些相关的实验。第五步完成实验结果的分析处理，总结其中的成果和不足。最后得到一个好的工艺方法。1热处理的概述 T8钢热处理是把T8钢加热到一定温度，经过一定时间的保温再冷却的过程。它可分为三个阶段，加热、保温、冷却。根据加热时间，加热温度，保温时间，保温温度，冷却方式的不同。可把热处理分为退火、正火、淬火、回火四个大的工艺。同时根据具体工艺不同。退火又可分为均匀化退火、再结晶退火、去应力退火、完全退火、不完全退火、等温退火、预防白点退火、球化退火等。按淬火介质不同又可分为水冷淬火、盐水淬火、油冷淬火、聚合物水溶液淬火、空冷淬火、风冷淬火、气冷淬火、热熔淬火等。回火也可分为在150250低温回火，250500中温回火、500700高温回火。 同时通过这四把火不同组合来改变金属内部组织，改善力学性能，提高韧性硬度等。来达到钢的实用目的。 因为钢在固态下不同温度下存在相变，不同的相组成有不同的物理化学性能热处理就是通过改变相组织来得到想要的性能的。钢的相变温度可以通过铁碳合金相图来得知。 图1 铁碳相图 2 T8钢的特性及应用范围2.1特性 T8钢是碳素工具钢，通常用作冷作模具钢、塑料模具钢。由于T8钢无网状碳化物析出，塑性和韧性比T10A钢要好。淬透性和T10A相近。但T8钢加工性好价格比较低来源比较广，所以常用作要求有高的硬度和耐磨性要求高的工具。2.2应用1用来制造螺栓冷镦模2制作冷镦货车的车厢螺栓凹模3制作铆钉模但淬火后硬度不均使用寿命低4用来制作冲头5制作冲裁模的凹凸模镶块但料厚小于3mm6用来制作弯曲模的凹凸模7制作尺寸小形状简单轻载荷的冷作模具及冷镦模如小冲头、剪刀、剪板机等。8用于制造尺寸不大受力小的形状简单变形要求不高的塑料模等。2.3T8钢的化学成分（/%）碳C 0.750.84磷P小于等于0.035硅Si小于等于0.35锰Mn小于等于0.4硫S小于等于0.032.4 T8钢的物理性能 临界点Ac1Ar1温度.（近似值）/730700 温度/20100202002030020400线胀系数/-111.510-612.310-613.010-613.810-6 温度/50100150200200250250300300350比热容 J/(kg.K)489.8531.7548.4565.2586.2温度/350400450500550600650700700750比热容 J/(kg.K)607.1669.9711.8770.42080.9 温度/0100200300400热导率/W.（m.K）-149.8348.1545.2241.4538.10温度/5006007008001000热导率/W.（m.K）-135.1732.6630.1524.2826.83 T8钢与其他碳素工具钢的对比 碳素工具钢中除了T8钢外还有T7、T7A、T8A、T8Mn、T8MnA、T9、T9A T10 、T10A、T11、T11A、T12、T12A、T13、T13A等。下面是T8钢与其他碳素工具钢之间的比较。 一首先T7、T7A 属于亚共析钢。T8、T8A 属于共析钢。T8Mn、T8MnA 属于共析钢。T9、T9A 属于过共析钢。T10、T10A属于过共析钢。T11、T11A 属于过共析钢。T12、T12A 属于过共析钢。T13、T13A 属于过共析钢。 二T7、T7A具有较好的塑性、韧性以及强度，同时还有比较高的硬度，在较大的震动和较大的冲击下也能很好的使用，但是切削能力不太好。常被用来制造承受冲击力不太大，且要求有适当硬度、耐磨性和有一定的韧性的工具。T8、T8A淬火加热时容易产生过热现象，形变程度比较大，塑性及强度比较低，不适合制造承受较大冲击的工具，但经过热处理后硬度和耐磨性有很大的提高。常用来制造切削刃口在工作时产热量较少的工具。T8Mn、T8MnA淬透性和硬度都比较高，但是强度和塑性不高。T9、T9A硬度比较高，但是塑性及强度不太好。常用来制造要求有一定韧性且较高硬度的各种工具。10、T10A晶粒细，在淬火加热时（温度达800）不容易产生过热，能够保持细品粒组织，淬火后T10、T10A中有未溶的过剩碳化物，所以T10、T10A比T8、T8A有更高的耐磨性，但是韧性较低。常拿来制造切削刃口在工作时产热量很小的工具，不承受冲击力量而具有锋利刃口及少许韧性的工具。T10、T10A有较好的综合力学性能（如硬度、韧性耐和磨性等），晶粒更细，在加热时对晶粒长大及形成碳化物网的敏感性不大。T12、T12A碳含量高。淬火后还是有较多的过剩碳化物，使其硬度和耐磨性高，但韧性不高，且淬火变形大。不适合制造受冲击负荷及切削速度高的工具。用来制造不受冲击力量，切削速度较低，切削刃口不变热的工具， T13、T13A碳含量高，淬火后有较多的过剩碳化物，使其硬度很高，韧性很差；又由于碳化物数量增加并且分布不均匀，所以力学性能较差。不适合用来制造承受冲击力及较高切削速度的工具。 三T7、T7A一般做锻造模具、锤子、凿子、冲头、金属剪刀、扩孔钻投、钢印、木工用具、风动用具、机床顶尖、钳工用具、钻凿用具、较钝的外科医疗用具等。T8、T8A一般做木工用具、风动用具、钳工用具、简单模具、中心孔铳和冲模、轴承、刀具、铆钉冲模、切削钢材用工具、铝锡合金压铸板和型芯，以及各类弹簧等。T8Mn、T8MnA 常用来制造断面较大的木工用具、铆钉冲模、发条、手锯锯条、刻印工具、带锯锯条、圆盘锯片、煤矿用凿、石工用凿等。T9、T9A一般做刻印工具、冲头、木工工具、铆钉冲模、压床模、农机切割零件、凿岩工具和铸模的分流钉等。T10、T10A一般用来制造在工作时切削刃口不变热的工具，如锯、刮刀、发条、仪规、扩孔钻、板牙、切烟叶用刀具、錾刀、丝锥、锉刀、尺寸不大和断面无急剧变化的冷冲模及木工刀具等。T12、T12A一般做车刀、扩孔钻、丝锥、锯、发条、板牙、刮刀、量规、铣刀、钻头、铰刀、刀片、小型冲头、钢锉、切烟叶用刀具，及断面尺寸小的冷切边模和冲口模等。T13、T13A一般用来制造如剃刀、拉丝工具、锉刀、刮刀、刻纹用工具、钻子，以及坚硬岩石加工用工具和雕刻用工具等。4 T8钢的锻造温度 4.1 T8钢始锻温度 始锻温度就是坯料能够锻造的最高温度，他是把钢加热到一定温度使钢的内部组织组成发生变化。使他的塑性得到很大的提高，变形抗力大大的减小同时又保持金属的固体状态。T8钢钢锭始锻温度为10501100。钢坯始锻温度为10201080。4.2 T8钢终锻温度 终锻温度就是金属柸料加热到使其内部组织或相组成发生变化，同时他的塑性得到很大的提高，变形抗力大大的减小的最低温度。如果温度低于这个温度金属的塑性将发生大的变化，塑性明显减小，变形抗力显著提高。T8钢钢锭终锻温度为850750。钢坯终锻温度为800750。4.3锻造温度范围 T8钢锻造温度范围就是金属在锻造最高温度到锻造最低温度之间的温度范围。确定锻造温度的基本原则是，就能保证T8钢在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并得到所要求的组织和性能。T8钢锻造温度范围应尽可能宽一些，这样能减少锻造的次数。加快生产的速度。 由图2FeFe3C合金相图可以确定始锻温度和终锻温度以及锻造的温度范围。目前应用的铁碳合金状态图是含碳量小于百分之零点六九的铁碳合金部分（即FeFe3C部分），因为含碳量大于百分之零点六九的铁碳合金在工业上没有使用价值。下图为简化后的FeFe3C状态图。 图2 FeFe3C状态图 T8始锻温度太高金属可能发生过烧或接近融化。合金结构钢和合金工具钢的始锻温度主要受过热和过烧温度的限制。T8钢的过烧温度约比熔点低一百二十五度左右，过热温度又比过烧温度低约六十度左右，所以T8钢的始锻温度一般应低于熔点（或低于状态图固相线AE温度）一百七十五度左右。由于钢锭的过热倾向小，始锻温度比同钢种的锻坯和轧材高35左右。当采用高速精锻时由于热效应大，始锻温度可降低越一百度左右。 图3 铁-碳状态图 T7、T7钢始锻温度应在GS（A3）线以上1550，使钢在单相奥氏体（）区内完成锻造。因为单相奥氏体区组织均一，塑性较好。但对于碳的质量分数0.3%的低碳钢，因为铁素体（）的塑性好，故在A3线以下的铁素体奥氏体双相区仍有足够的塑性，变形抗力也不高，这就扩大了锻造温度范围，且可以细化晶粒。 对于T8钢终锻温度应在SE线（Acm）以下，PSE（A1）线以上五十到一百度。主要是因为，若T8钢终锻温度选在Acm线以上，则会使锻件在锻后的冷却过程中，奥氏体中从晶界析出二次网状渗碳体呈脆性，这样会大大降低锻件的力学性能。而在Acm线与A1线之间进行锻打，塑性变形破碎了网状渗碳体并使之弥散分布，锻件具有较好的力学性能。 但是我们得注意，根据状态图虽然可以确定T8钢的锻造温度范围，但还要参考钢的塑性图、变形抗力图等先关资料来得到准确的锻造温度。这是因为状态图是在实验室中一个大气压及缓慢冷却的条件下的出的，状态图上的临界点与钢在锻造时的相变温度并不一致。 T8钢始锻温度过高，容易产生过热和过烧缺陷，过烧时，晶粒边界发生氧化，破坏晶粒之间的联系，使金属完全失去塑性，一锻即碎。过热则使晶粒变得粗大，降低了力学性能。T8钢的始锻温度随着含碳量的增加而降低。大晶粒通常也是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。 终锻温度过高时，再结晶后的细小晶粒会继续长大；T8钢终锻温度过低时，不能保证钢的再结晶过程充分进行，使锻件产生冷变形强化和残余应力，有时因塑性太差而产生锻造裂纹。 由于加热不当，碳钢在加热时可出现多种缺陷，碳钢常见的加热缺陷见下表。 碳钢常见的加热缺陷 名称实 质危 害防止（减少）措施氧化 金属表面铁与氧气发生化学反应 烧损材料；降低锻件精度和表面质量；减少模具寿命 在高温区减少加热时间；采用控制 炉气成分的少无氧化加热或电加热等脱碳金属表面与氧气发生化学反应降低锻件表面硬度，表层易产生龟裂过烧 加热到金属快融化使晶界表面杂质与氧气发生化学反应 坯料一锻即碎，只得报废 控制加热温度，减少高温加热时间过热 在高温下长时间停留造成晶粒长大 锻件力学性能降低，须再经过锻造或热处理才能改善 控制加热温度，减少高温加热时间裂纹金属内外温差太大造成内外应力不均坯料产生内部裂纹，报废 某些高碳或大型坯料，开始加热时应缓慢升温5 T8钢的普通热处理工艺5.1 T8钢球化退火的目的及球化退火后的组织结构和性能 T8钢的球化退火热处理是使T8钢中珠光体中的层状渗碳体球化，变成球状渗碳体，球状渗碳体对之后的淬火有好的组织。将T8钢加热到Ac1以上2040，保温一段时间，然后缓慢冷却到600以下再出炉空冷。球化退火热处理中，加热温度超过Ac1一段时间，渗碳体开始溶解，但又没完全溶解，形成许多细小的链状或点状渗碳体，弥散的分布在奥氏体基体上。同时，低温短时加热也使得奥氏体成分不均匀。在随后冷却过程中，以原有细小渗碳体为核心，或在奥氏体中碳原子集聚的地方生成新的核心，均匀地形成颗粒状渗碳体。因为球状表面的能量最小，缓冷时，渗碳体聚集长大形成较大粒状。20左右时得到珠光体与粒状渗碳体。球化退火后，T8钢的硬度减小到不大于178HBW，耐磨性也减小，韧性及塑性提高。5.2 T8钢淬火的目的及淬火后的组织结构和性能 T8钢的淬火热处理是为回火作好组织准备。将T8钢加热到Ac1以上2545左右温度，保温一段时间使内部组织奥氏体化后，用水进行快速冷却。根据：t=Dt加热时间（加热升温时间和保温时间）（min）加热系数（min/mm）D工件有效厚度（mm）。计算出加热时间，根据计算出的加热时间进行淬火热处理。将T8钢加热到Ac1线以上时，T8钢的内部组成为奥氏体及一部分没有溶的细粒状渗碳体。淬火后，奥氏体转化为马氏体，没有溶的细粒状渗碳体保存下来，组织中还有一定的残留奥氏体。经淬火热处理后，T8钢的硬度增加到大于63HRC,耐磨性提高，韧性既塑性都下降。5.3 T8钢低温回火后的目的及回火后组织结构和性能T8钢低温回火的目的是使组织稳定，淬火应力下降。将T8钢加热到151249，停留一定时间，然后冷却到20左右。在低温回火时，马氏体中有些过饱和碳原子以碳化物（Fe2C）的形式析出来。析出的碳化物和没有析出的过饱和固溶体晶格参合在一起，保持共格的关系，形成以前没有的组织结构回火马氏体。余下的奥式体也转化成回火马氏体，碳化物以渗碳体形式保存下来。低温回火之后，T8钢的内部成分是回火马氏体及渗碳体。低温回火后的T8钢除了具有淬火后T8钢的高硬度及高耐磨性外，韧性和塑性也有了提高；同时，淬火内应力和脆性下降。T8钢回火的硬度为5963HBC，其中工作部分的硬度为4955HBS。6普通热处理工艺对T8钢显微组织及硬度的影响6.1 球化退火对组织的影响 图4为T8钢轧态（原态）显微组织，由于热轧后水淬，显微组织中出现了马氏体。 T8钢在进行球化退火热处理时，渗碳体第一个溶解，但没有完全溶解，形成很多非常小的链状或点状渗碳体，均匀分布在基体上。等温加热一定时间后，以原有非常小渗碳体为中心，或在碳原子多的地方产生新的核心，均匀地形成颗粒状渗碳体。缓冷时，渗碳体聚集长大形成较大颗粒。20左右时得到颗粒或球状渗碳体，这种组织有利于之后的淬火。相同温度下，等温时间不一样碳化物的颗粒尺寸不一样。六百摄氏度等温不一样时间球化组织如图5所示。从图5可以看出，随等温时间的变长碳化物颗粒长大。在不同等温时间下，都存在很细小的碳化物颗粒，这些很小的碳化物颗粒来自于没转变的奥氏体在缓冷时的分解；而较大的颗粒碳化物是在等温时碳化物生长的结果。T8钢在等温1 小时时，保温时间不长，碳化物并没有充分球化，如图5a所示。等温2 小时时，碳化物基本全球化，碳化物颗粒的长大不是很明显，如图5b所示。等温时间超过6 小时时，碳化物颗粒明显长大，如图5c和图5d所示。由于没溶碳化物变少，基体成分开始均匀，碳化物的球化核心变少，所以长时退火后碳化物颗粒较大。可以看到，适当缩短球化退火时间可以很好地细化碳化物粒度，可提高材料的性能，使碳化物的分布均匀，其使用寿命加长。 图4T8钢轧态显微组织 图5 600球化退火不同时间的显微组织6.2 淬火组织及硬度 T8钢球化退火热处理后奥氏体化温度要高于Ac1点，要不然淬火组织中会出现铁素体，使强度硬度变低。当T8钢加热到Ac1以上时，T8钢原始组织会变成奥氏体，并出现一些均匀细小的没有溶碳化物。T8 钢中马氏体针叶的大小直接影响他的力学性能。原奥氏体晶粒大小决定针状马氏体的最大尺度。分布均匀且细小的碳化物对转变新相的形核有帮助，阻碍新核的长大。转变相遇到没溶球状渗碳体能绕过长大，没溶球状渗碳体的散状分布，大大的提高了新相的形核率，对组织的细化有好处,当淬火温度不高时，如图6a所示，组织在七百二十度转化为隐晶马氏体，大量没溶的细小碳化物保存下来，组织有部分残留奥氏体存留。当温度升达到七百六十度时，碳化物溶解变快，没溶的细小碳化物对奥氏体晶粒长大有阻碍，组织的细化得到保证，如图6b所示。马氏体针随淬火温度的升高，晶粒长大、粗化，增大。同时，奥氏体化温度过高将会使碳化物溶解过多，细化效果受到影响，如图6c所示。T8 钢中马氏体主要是大量很细的孪晶及密度很高的位错作为亚结构。无扩散过程是马氏体转变的主要特点，是原子不需扩散的切变位移，保持不变的晶格改组的相变进行平面应变，形成的整合组织会有很高密度层错或位错、很细孪晶等亚结构组织。过冷奥氏体在低温范围内的转变为马氏体转变，马氏体相变的过冷度很大，相对于珠光体分解来说。无论是碳原子、铁原子或是合金元素原子扩散非常困难。，T8钢中进行无扩散过程的马氏体相变在马氏体转变时。T8钢不同状态下组织的XRD衍射曲线在图7。淬火及低温回火之后，原有渗碳体已大量溶解在奥氏体中溶解有许多原有渗碳体，这样奥氏体含碳量变多，硬度得到提高，并生成大量碳化物均匀分布。钢的耐磨性变高。当淬火温度相同时，合金碳化物的溶解与奥氏体的含碳量有关，碳化物的分解及扩散的难易程度是主要影响因素T8钢的硬度升高韧性和塑性降低是他淬火后的特征。不同淬火温度下的硬度如图8所示。随着淬火温度的升高，硬度为先升高后变低，在七百六到七百八度淬火时硬度为63HRC左右，在七百六十度是达到最高。氮碳钢种的化学成分现同时，马氏体中饱和的碳以及没转变的残余奥氏体决定淬火后的硬度。在七百二道七百四十度淬火时，由于温度较低，影响到钢中组织的变化所以得到的硬度不事实很高。在七百六十到七百八十度淬火时，由于此时的淬火温度对提高钢的硬度有利所以淬火后的马氏体具有较高的硬度。当温度继续升高八百到八百二十度时，由于碳化物大量溶解，使奥氏体中碳量过高，大大增加奥氏体稳定性，造成淬火后未能转变为马氏体，从而使组织中残余奥氏体含量增加，导致硬度降低。从硬度和马氏体细化程度看，比较好的淬火温度为七百七十度左右，这样的淬火硬度极高又可获得细的马氏体组织。 图6 不同淬火温度的显微组织 图7 不同状态下组织的XRD衍射曲线 图8 淬火温度对T8钢硬度的影响6.3 回火组织及硬度 T8钢的低温回火又叫去应力回火。低温回火的温度为一百五到二百五十度之间，低温回火得到一种叫回火马氏体的组织。低温回火后钢的内应力及脆性变小但硬度和耐磨性真高。这是用硬度最高的做试样，七百六十度油淬后的把钢加热到一百五到二百七之间，保温一小时后冷却到二十度左右。低温回火的时候，马氏体中部分过饱和碳原子以渗碳体形式析出。析出的渗碳体与基体有着共格的关系，形成一种新的组织回火马氏体。在这时，剩下的奥氏体也转变成回火马氏体，碳化物以渗碳体形式存活了下来。温度升高到一百八十度时，因为内应力去除硬度有所下降。当温度进不断升高时，硬度下降的趋势越来越平缓，开始变平。这是由于许多作用混合的结果：残余奥氏体变成为回火马氏体，钢的硬度由此变高，马氏体的大量分解使钢的硬度降低。回火温度高于二百四十度以后，开始出现点链状碳化物这对钢的性能是不好的。综合考虑回火组织及硬度，选取合适的回火温度为一百八到二百一十度。 图9不同回火温度的显微组织 图10 回火温度对T8钢硬度的影响 由这些可知球化退火可使T8钢原始组织中的先共析碳化物以粒状形式细小均匀地分布在基体中。使碳化物充分球化，等温加热二小时。淬火后，T8钢组织为隐晶马氏体和细小碳化物及残余奥氏体。淬火温度过低或过高都会使硬度下降，一般取七百七十度左右低温回火后，T8钢组织转变为回火细马氏体以及少量残余奥氏体和未溶解弥散细小的碳化物，硬度随温度升高而降低。相比于淬火，回火处理后钢的硬度变化不大，一般回火温度取一百八到二百一十度之间。7T8钢锻后余热热处理7.1T8钢锻后余热退火T8钢的锻后余热退火是在T8钢锻完之后，利用余热直接进行退火处理。7.2T8钢锻后余热退火的特点 T8钢的锻后余热退火除去了钢的重新加热过程，这样利用到了锻后的高温。不用再重新加热。如果T8钢利用锻后余热退火，可以达到正常退火或优于正常退火后的性能，那么这将能很大的节约能源。同时也能减少热处理工艺，大大的降低生产成本，提高身产效率。7.3T8钢锻后余热淬火工艺锻造后利用锻件自身的热量直接淬火。使锻件的余热得到充分利用。7.4T8钢锻后余热淬火的特点（1）T8锻造余热淬火的加热温度较高，一般在一千摄氏度以上。由于对锻件余热的利用。不再进行正火和调质等热处理重新加热到奥氏体的过程。这样省掉了很多工艺流程同时达到节能减排的效果对提升环境质量也有很大帮组。锻造余热淬火一般用来做连杆、简单模具、各种轴类零件、齿轮等汽车零件的热处理工艺。（2）T8钢锻造余热淬火与高温形变淬火是不一样的。这是因为锻造余热淬火工件的始锻温度比高温形变淬火高点儿。但终锻温度会有很大的不同。温度较低的再结晶速度就会很慢。但是温度较高时再结晶比较容易进行。 锻造余热淬火工艺曲线 （3）T8钢锻造成形后还需要切边和整形。这使得锻件必须在高温处停留相当的时间才能进行淬火。 因此，锻件在停留过程中所发生的再结晶程度也不尽相同。 这样在淬火时!锻件有可能仍保留一定的形变强化效应。也可能因再结晶程度比较彻底而使形变强化效应消失殆尽。 这两种情况都属于锻造余热淬火。但显然后者不能认为是形变热处理范畴。（4）T8钢锻造余热淬火除了能简化工艺及提高性能外，还具有以下特点：1 节约能源 由于T8钢锻造余热淬火省去了原有热处理中锻后正火和调制淬火两个热处理工艺。这能减少能源的消耗。在这里以电加热为例。由于减掉了调制处理及之后的淬火热处理工艺。锻造两吨锻件可节约电能八百千瓦时。一般调质处理锻件在调质处理淬火前还要进行一次正火热处理来达到一定要求。如果将正火加热工序也算到里则锻造两吨金属可节约电能一千七百千瓦时。2提高热效率 T8钢采用锻造余热淬火工艺时。锻件一般采用连续加热炉的方式加热。 连续加热炉和锻造车间通常用的周期式炉相比，热效率要高，并且消耗的能源很少。3节约钢材 T8钢 锻造余热淬火既能保证锻件的塑性同时又具有很高的强度。这样能够减轻零件的质量。达到节约T8钢的目的。如生产汽车板簧，改用锻造余热淬火生产后，以前重100千克现在68千克就能达到同样的效果。节约材料百分之三十二。因为锻造余热淬火使钢的淬透性得到明显的提高，所以用油淬就可达到和水淬一样的效果。用一般的碳素结构钢来代替以前的合金结构钢。因为合金比较贵这样以减低成本同时节约钢材。4 缩短生产周期这里以生产某发动机的T8钢内件为例。 以前工艺为：下料电炉加热锻造冷却正火冷却调质强化抛丸机械加工成品。锻造余热淬火后的工艺为：下料加热锻造锻造余热淬火高温回火强化抛丸机械加工成品。 由上可看到简化了工序，可以缩短工作量。 过去一般从投料经锻造热处理到入库需 4天左右。采用锻造余热淬火后可减少到一天半左右。大大缩短了生产周期。5 便于机械加工： T8钢形变热处理在生产上不易推广的一个重要原因是：（1）首先T8钢形变热处理提高零件强度与硬度会改变其形状。这样锻件的几何精度会大大的降低，所以形变热处理后还需进行机械加工。这样强度与硬度的提高。这样在以后的机械加工中有许多困难。（2）用T8钢锻造余热淬火+高温回火的工艺取代以前的调制处理工艺。很好的解决了这方面的不好。 由于高温回火后强度与硬度不是很高，机械加工不会损坏刀具。所以锻造余热淬火能成为一种很好的新的T8钢热处理工艺。8实验8.1 实验方案本次所有试样都是将30mm长30mm的T8钢圆柱，按照2:1的锻造比鐓粗为60mm的圆柱锻造后的温度为850左右。至少锻造4组试样。第一组将锻后的T8钢空冷，再将冷却后的T8钢用加热炉加热到760左右。之后随炉冷却到620左右，拿出来空冷。观察其金相组织，用洛氏硬度计测定硬度，最后做拉伸试验和冲击试验。第二组将锻后的T8钢空冷到760左右，放到加热炉中随炉冷却到620左右，空冷到室温。观察其金相组织，用洛氏硬度计测定硬度，最后做拉伸试验和冲击试验。第三组将锻后的T8钢空冷到780左右，放入到水中水淬。观察其金相组织，用洛氏硬度计测定硬度，最后做拉伸试验和冲击试验。第四组将锻后的T8钢空冷到室温，再用加热炉加热到780左右，放到水中水淬。观察其金相组织，用洛氏硬度计测定硬度，最后做拉伸试验和冲击试验。8.2硬度测试 洛氏硬度计(HR-150A)是一种普及型的洛氏硬度测试仪器，主要适用于材料的洛氏硬度实验值得测定。洛氏硬度机如