本發(fā)明屬于熱處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種檢測奧貝球鐵中馬氏體相存在與否的熱處理方法。

背景技術(shù)：

奧貝球鐵（ADI）具有諸多優(yōu)點(diǎn)，包括節(jié)材，節(jié)能，環(huán)保，吸振，耐磨，低密度，易加工和低成本等。然而，按照目前國內(nèi)外研究成果，ADI沖擊韌性以及疲勞抗力遠(yuǎn)低于合金滲碳淬火回火制件。以后橋螺旋傘齒輪為例，臺(tái)架試驗(yàn)表明，其接觸疲勞強(qiáng)度僅為滲碳鋼的1/5，因此不能正式投入使用。

前期的ADI疲勞性能的研究結(jié)果得出，等溫淬火溫度越低，硬度強(qiáng)度越高，而疲勞強(qiáng)度越低，這是一種與鋼材和鑄鐵的疲勞強(qiáng)度變化相違背的反常規(guī)律。通常將ADI疲勞行為這一規(guī)律歸結(jié)為與殘余奧氏體量的多少有關(guān)。但這里所提出的殘余奧氏體通常是指單一純粹的奧氏體，若奧氏體內(nèi)還存在高碳淬火馬氏體，卻因與奧氏體顏色相近而被認(rèn)為是奧氏體同一組織，而被忽略，那么以上結(jié)論將對ADI力學(xué)性能的研究起到阻礙作用。從材料科學(xué)原理分析，力學(xué)行為與顯微組織組成相的性質(zhì)、形態(tài)有密切的關(guān)系。研究ADI的相組成，是解決ADI未能廣泛應(yīng)用的重要前提，因此顯得尤為重要。對于ADI的相組成，存在很多爭議。目前已經(jīng)證明，黑色針狀的相為貝氏型鐵素體（BF）。而白亮區(qū)是由什么相組成（AR或者AR+M），至今尚不明確。如果證明ADI中存在馬氏體（M），則可以解釋前述隨強(qiáng)度增加，疲勞強(qiáng)度降低的反常規(guī)律。即由于等溫溫度降低，奧氏體（A）→BF的數(shù)量減少，未轉(zhuǎn)變的A增多，空冷時(shí)發(fā)生A→BF+M轉(zhuǎn)變，其中M增多，因?yàn)檫@種馬氏體為淬火高碳硬脆馬氏體加低強(qiáng)度軟質(zhì)奧氏體，在交變載荷作用下，易在兩相界面上發(fā)生應(yīng)力集中，并引發(fā)裂紋，導(dǎo)致疲勞壽命降低。

精確確定ADI中馬氏體相主要采用TEM結(jié)合點(diǎn)陣花樣排布的手段，此方法不僅成本高，而且制樣、測試、分析所需的時(shí)間較長。通常采用的XRD方法由于只能測定試樣中的α以及γ兩相，無法保證對于馬氏體相的精確確定，在實(shí)際檢測當(dāng)中存在較大的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種檢測ADI中馬氏體相的熱處理方法，使其取代用當(dāng)前檢測ADI中馬氏體相的復(fù)雜手段。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種檢測ADI中是否存在馬氏體相的熱處理方法，包括如下步驟：在奧貝球鐵金相試樣內(nèi)同一平面中、光學(xué)顯微鏡下顯示為白亮塊狀的奧氏體區(qū)域的四個(gè)角選用壓頭打顯微硬度，形成四個(gè)壓痕作為檢測區(qū)域標(biāo)志；將該試樣在200±10℃爐中回火1±0.1h取出空冷，觀察該檢測區(qū)域顯微組織與原試樣的區(qū)別變化；然后在350±10℃爐中回火1±0.1h取出空冷；在檢測區(qū)域進(jìn)行原位顯微組織觀察，當(dāng)該檢測區(qū)域內(nèi)在200±10℃回火后顏色未發(fā)生改變，而在350±10℃回火后由白色變成灰色的區(qū)域確定為奧氏體組織；當(dāng)該檢測區(qū)域在200±10℃回火后顏色變?yōu)樯罨疑?，而?50±10℃回火后由深灰變成黑色的區(qū)域確定為淬火馬氏體組織區(qū)域。

進(jìn)一步的，先將球墨鑄鐵經(jīng)950±10℃奧氏體化處理1.5h后，在350±10℃鹽浴等溫1.5h，再通過磨制、拋光、腐蝕工序制成所述的奧貝球鐵金相試樣。

進(jìn)一步的，壓頭采用20g或者50g壓頭。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

第一，能夠快準(zhǔn)確速檢測出ADI中通常認(rèn)為是奧氏體區(qū)域中是否含有馬氏體。

第二，極大降低檢測成本和縮短檢測時(shí)間。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明的熱處理工藝圖。

圖2(a)為本發(fā)明950℃奧氏體化處理1.5h后，在350℃鹽浴等溫1.5h后得到的顯微組織；圖2(b)為本發(fā)明200℃保溫1.5h，而后空冷至室溫的顯微組織變化圖；圖2(c)為本發(fā)明350℃保溫1.5h，而后空冷至室溫的顯微組織變化圖。

圖3(a)為本發(fā)明200℃保溫1.5h，而后空冷至室溫的顯微硬度選擇區(qū)域圖；圖3(b)為本發(fā)明350℃保溫1.5h，而后空冷至室溫的顯微硬度選擇區(qū)域圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明檢測ADI中奧氏體區(qū)域中馬氏體相的熱處理工藝過程如下：

第一步：將ADI試樣通過磨制、拋光、腐蝕等制成金相試樣，觀察該試樣的顯微組織，選擇具有代表性的顯微組織區(qū)域，用維氏硬度計(jì)在光學(xué)顯微鏡下呈現(xiàn)白亮的奧氏體區(qū)四個(gè)角打上硬度，形成四個(gè)壓痕，以作為檢測區(qū)域的標(biāo)志。壓頭要求為20g或者50g。

第二步：將試樣放入200℃的箱式電阻爐保溫1h，后取出空冷至室溫（熱處理過程避免觀察面不被接觸污染）。具體過程如圖1所示。

第三步：通過金相顯微鏡找到由顯微硬度壓痕定位的區(qū)域，觀察對比分析該區(qū)域顯微組織與原試樣的區(qū)別。如果該標(biāo)定區(qū)域白色組織內(nèi)沒有任何顏色變化，則確定該區(qū)域?yàn)榭赡転槿珚W氏體組織區(qū)域。如果該標(biāo)定區(qū)域白色組織內(nèi)存在顏色變?yōu)樯罨疑膮^(qū)域，則該區(qū)域?yàn)榭赡転榇慊瘃R氏體組織區(qū)域。

第四步：將試樣放入350℃的箱式電阻爐保溫1h，后取出空冷至室溫。具體過程如圖1所示。

第五步：通過金相顯微鏡再次找到定位的區(qū)域，觀察對比該區(qū)域顯微組織與原試樣以及200℃回火的區(qū)別（熱處理過程避免觀察面不被接觸污染）。該標(biāo)定區(qū)域內(nèi)在200℃回火顏色未發(fā)生改變，而在350℃回火后由白色變成灰色的區(qū)域確定為奧氏體組織。該標(biāo)定區(qū)域在200℃回火顏色變?yōu)樯罨疑?，而?50℃回火后由深灰變成黑色的區(qū)域確定為淬火馬氏體組織區(qū)域。

實(shí)施例1：

商業(yè)用球墨鑄鐵的合金成份為：C:3.5, Si:2.5, Mn:0.2, P:0.2, S:0.01, Ni:0.3~2.0,Mo:0.1~0.5, Cu:0.2~1.0, Fe:其余。

球墨鑄鐵經(jīng)950℃奧氏體化處理1.5h后，在350℃鹽浴等溫1.5h后得到的奧貝球鐵，其顯微組織如圖2(a)所示，可以看出其白亮區(qū)域?yàn)橥ǔＱ芯咳藛T認(rèn)為的奧氏體區(qū)域。按照本發(fā)明的第一步，將奧貝球鐵通過磨制、拋光、腐蝕工序制成金相試樣，用維氏硬度計(jì)在光學(xué)顯微鏡下呈現(xiàn)白亮的奧氏體區(qū)四個(gè)角采用20g或者50g壓頭打上硬度，形成四個(gè)壓痕，以作為檢測區(qū)域的標(biāo)志，如圖2(a)中箭頭所試。第二步，采用200℃保溫1h，而后空冷至室溫，其顯微組織如圖2(b)所示。根據(jù)第三步的要求，可以初步判斷可能存在奧氏體以及馬氏體的區(qū)域，如圖2(b)所示。按照第四步，圖2(c)為350℃保溫1h，后空冷至室溫的顯微組織變化圖。根據(jù)第五步的要求，對比圖2(a)、(b)和(c)，可以看出確定存在奧氏體以及馬氏體的區(qū)域，如圖2(c)所示。該實(shí)驗(yàn)證明了該工藝下的ADI中通常認(rèn)為的奧氏體區(qū)域?qū)嶋H存在馬氏體組織，因此其性能是由奧氏體和馬氏體組織共同決定的，其中的高碳馬氏體勢必降低ADI的沖擊以及疲勞性能。

實(shí)施例2：

通過測試200℃保溫1h，而后空冷至室溫，以及350℃保溫1h，后空冷至室溫后產(chǎn)生的灰色區(qū)域和黑色區(qū)域的顯微硬度。測試灰色和黑色區(qū)域的顯微硬度點(diǎn)如圖3(a)和(b)所示，各個(gè)測試點(diǎn)的顯微硬度值如表1所示。該結(jié)果表明，白色區(qū)域硬度較低，為奧氏體相。灰色區(qū)域的硬度起伏較大，可能含有馬氏體。黑色區(qū)域的硬度值明顯偏高，證明該黑色區(qū)域?yàn)榇慊瘃R氏體組織。

表1 本發(fā)明ADI中白色、灰色和黑色區(qū)域的顯微硬度值表

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