10.如何對FeCr2.2C1.92M合金進行退火以便于切削加工？

鑄造后經(jīng)50％鍛態(tài)加工的FeCr2.2C1.92M合金硬度較高，切削加工存在一定困難，為降低其材料硬度，便于進行后續(xù)的機械加工，需要對其進行退火。但鐵-碳等多元合金，其共析轉變發(fā)生在一個相當寬的溫度范圍內(nèi)，并受成分、加熱和冷卻速度的影響。在共析轉變溫度范圍內(nèi)，存在著鐵素體+奧氏體+石墨的穩(wěn)定平衡和鐵素體+奧氏體+滲碳體的準穩(wěn)定平衡。在共析溫度范圍內(nèi)的不同溫度，都對應著鐵素體和奧氏體的不同平衡數(shù)量。因此，改變加熱溫度、保溫時間和冷卻速度，可獲得鐵素體和珠光體不同數(shù)量和形態(tài)的基體組織，在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)或改變材料的機械性能。

為研究其FeCr2.2C1.92M合金的最佳熱處理制度，考慮退火溫度對第二階段碳化物析出長大時間關系的影響，退火溫度既是影響擴散最主要的因素，又影響成核過程。提高退火溫度將使鐵原子的自擴散速度增加。溫度越高，滲碳體穩(wěn)定性越低，成核的可能性愈大，孕育期縮短并急劇增加晶核數(shù)目，明顯縮短退火周期。但如果溫度過高，引起過熱現(xiàn)象，使材料力學性能下降，甚至還會引起材料氧化、過燒現(xiàn)象。故FeCr2.2C1.92M合金熱處理時不宜采用1000℃以上的溫度，一般應在880～1000℃的溫度范圍內(nèi)進行加熱和保溫。因此，將變形量為50％鍛造態(tài)的FeCr2.2C1.92M合金加工成80mm×50mm×10mm的試樣，選取880℃、920℃、960℃和1000℃的加熱溫度對其試樣進行加熱，保溫2h、4h、6h和10h保溫后隨爐冷卻。

FeCr2.2C1.92M合金在不同溫度條件下經(jīng)過2h退火后的金相顯微組織，如圖2-43所示。從圖2-43中可以看出，經(jīng)880℃2h退火（如圖2-43（a）所示）后，其基體中的大部分碳化物還沒有被溶解進去，表明退火溫度還不夠；經(jīng)920℃2h退火（如圖2-43（b）所示）后，相比前者碳化物溶解的數(shù)量較多，但還存在大塊的碳化物沒有完全被溶解，但有少量珠光體的形成；經(jīng)960℃2h退火（如圖2-43（c）所示），其基體中的碳化物的溶解程度達到飽和，同時還有二次碳化物的析出，形成了大量的珠光體組織；經(jīng)1000℃退火2h（圖2-43（d））后，晶粒粗大，已過熱，從而大大影響了材料的力學性能。

圖2-43　FeCr2.2C1.92M合金在不同溫度條件下經(jīng)過2h退火后的金相顯微組織

如圖2-44所示為不同退火保溫條件下的硬度值曲線。可以看出，880℃退火后，由于大量未溶解碳化物的存在，硬度相對較高。但隨著溫度升高，被溶解碳化物數(shù)量增加，并伴隨著珠光體量的增多，其硬度有一定的降低。因此，在960℃退火后，消除了FeCr2.2C1.92M合金在鑄造時所產(chǎn)生的化學成分或組織不均勻；細化晶粒、改善碳化物形狀，提高了組織均勻性，最終降低了FeCr2.2C1.92M合金的硬度，便于切削加工。由以上比較可見，F(xiàn)eCr2.2C1.92M合金最佳的退火溫度為960℃。

圖2-44　FeCr2.2C1.92M合金在不同退火保溫條件下的硬度值變化曲線

觀察其FeCr2.2C1.92M合金960℃保溫不同時間得到的金相組織。可以看出，鍛態(tài)的FeCr2.2C1.92M合金，共晶碳化物呈大塊狀，基體上只分布著少量彌散的粒狀二次碳化物。隨加熱保溫時間的延長，F(xiàn)eCr2.2C1.92M合金的顆粒狀碳化物增多，而且越來越小并且更加彌散分布。但6h和10h退火后碳化物的分布及形狀沒有明顯的改變。在960℃保溫6h退火后顆粒狀碳化物最小，分布最彌散。

圖2-45為研究者提供的FeCr2.2C1.92M合金在960℃保溫不同時間的條件下，硬度隨時間變化的曲線。從圖2-45中可以看出，硬度隨著保溫時間的延長而減低。從960℃保溫2～6h，硬度值降低比較明顯，到了10h，硬度值降低不明顯。由此可見，F(xiàn)eCr2.2C1.92M合金最佳的退火保溫時間為6h。

圖2-45　FeCr2.2C1.92M合金在960℃不同保溫時間下硬度隨時間變化的曲線

通過研究者對50％鍛造態(tài)的FeCr2.2C1.92M合金進行的熱處理工藝制定的探索，可以看出，隨著退火溫度的升高，溶解到基體中的碳化物數(shù)量增加，但是溫度過高引起過熱現(xiàn)象，致使晶粒粗大，影材料的力學性能。隨著保溫時間的增長，彌散顆粒尺寸減小并且分布均勻，可以提高其力學性能。通過金相和硬度分析，鍛態(tài)FeCr2.2C1.92M合金最佳的退火制度為：960℃保溫6h。