“非馬”及IGO代名詞是從西方引進過來的,因此究根窮源了解英語本意,會更容易讓我們認識其本質,掌握規律,提高產品的質量。
“非馬”查找文獻AxleTech公司SAT02-400標準中從英語“Non Martensitic Transformation”簡稱“NMTP”其中有涉及非馬連片的等級要求。上汽通用“非馬”是從其美國通用標準“Soft Skin”翻譯而來,也有涉及不能有連片的要求。
“IGO”查找文獻由“intergranularoxidation”縮寫而來,翻譯過來就是我們通常說的“內氧化”、“晶界氧化”。當然也有國內標準稱其“表面氧化”,有其意但是抽象不夠具體。個人更傾向于“晶界氧化”的解釋。
1.“非馬”與IGO的區別
從英文翻譯來看“非馬”是一種組織,事實上也的確是如此,需要腐蝕才能看出來,且淺腐蝕足矣。IGO是種氧化物,原則上不需要腐蝕,不過制樣很關鍵,精拋后的長度(在500×)與僅粗拋后的長度差距很大,一般國內制樣應用最多的是顆粒度為5μm的拋光劑(粗拋),有些外企(ZF)是用粗拋(5μm)+精拋(0.05μm),也有些企業使用了粗拋+淺腐蝕。圖1所示為同一樣塊采用的不同方法制樣。
圖 1
當IGO使用淺腐蝕后,控制其IGO長度與外企接軌是沒有問題的,不過新的問題是會把“非馬”組織腐蝕出來,所以使用淺腐蝕后,在金相顯微鏡下“非馬”組織是將IGO完全覆蓋,二者無法分清,但是唯一可以確定的是,IGO的長度≤“非馬”長度。這也是很多時候,我們在談論“非馬”和IGO長度概念時很容易混淆的原因之一。
IGO的產生,本質上講是因為氣氛中有氧,氣氛爐控制碳勢會通入空氣(降碳勢),就會提供氧化條件,從而形成IGO。而“非馬”組織是由于IGO的產生所致,機理是IGO的產生導致材料合金元素以氧化物的形式析出至晶界,晶格內合金元素降低,淬透性就會變差,就需要更大的冷卻速度才能轉變成全馬氏體,加上晶界氧化物的聚集,類似在晶界處形成隔熱層,影響冷卻(注:參考氧化皮或氧化物對淬火質量的影響)。
我公司是專業制造齒輪的企業,很少遇到搞不定的齒輪,但恰遇到一種Mn-Cr材料系列的齒輪,就是容易“非馬”超標。“非馬”長度超差(超過0.02mm),且“非馬”連片,這是不允許的。經過我們的努力終于從工藝上攻克了這個難題,現將改善前后的金相圖片及工藝展示給大家。圖2為改善前后“非馬”長度的對比,圖2a中“非馬”長度最大0.024mm且連片,圖2b中“非馬”長度最大0.0173mm,無連片。圖3為改善前后工藝對比。
(a)改善前
(b)改善后
圖 2
(a)改善前
(b)改善后
圖 3
通過這次工藝改善,滿足了“非馬”0.02mm以內且不連片的要求,探明了改善“非馬”的方向。
2.“非馬”及IGO長度改善
“非馬”及IGO長度改善經驗總結如下:
(1)硬件改善
通過氣氛改善,氣氛爐使用RX發生器(有相關研究文獻不再冗述),或直接換成真空滲碳淬火爐(全程無氧,IGO最佳沒有“非馬”)。
(2)軟件改善
調整工藝參數,壓縮工藝時間,降低產品在氣氛爐中被內氧化的作用時間(筆者正在使用)。
3.“非馬”連片改善
“非馬”連片改善經驗總結如下:
(1)硬件改善
換快油,提高冷速,效果比較明顯。“天下武功唯快不破”,冷卻速度只要足夠快,即使產生IGO,也不會產生“非馬”組織(有條件的廠家可以試驗“非馬”連片的工件,重新加熱淬鹽水)。由于我廠熱處理是新建立的新生產線,只有兩種慢油可選擇:好富頓MT355和G油,眾所周知好富頓還有快油K油和K2000供大家選擇。快油的效果肯定會比慢油好,當然量產件要做變形驗證。切記,在變形及開裂風險可控的前提下,產品質量(性能)是由冷卻速度決定的。
(2)軟件改善
提高淬火溫度,相當于提高過冷度,從而增加了冷卻速度(筆者正在使用)。
4.期望
氣氛的改善還可以通過研究最佳氣氛配比,讓空氣盡可能少通入爐內,而又能起到調節碳勢平衡,這是個課題。筆者沒研究出來,就想了個簡單粗暴的辦法,壓縮工藝時間,這只能算取巧,不能算精進。
任何改善立足于現實而超越現實就是精進,眾多廠家肯定有硬件條件比我們更完善的,相信在此基礎上會比我們做的更好,也希望大家都能做得更好,這就是筆者理解的“中國制造”,也是撰寫本文的初衷。
作者:王文斌
單位:雙環傳動(嘉興)精密制造有限公司
來源:《金屬加工(熱加工)》雜志
20CrMnTi 930滲碳 直接830淬火,圖中黑色是非馬嗎? |
第二張圖片可以看到鐵素體條間黑色組織,這種區域評定為貝氏體 但是網狀鐵素體旁邊的黑色還能評定為貝氏體 |