2.1 熱軋(鍛)材脫碳遺傳產生的粗片狀珠光體

2.1.1 產生原因

由于原材料表面脫碳層的含碳量較基體有所降低，在790℃左右加熱時已超過或接近圖2所示的SE相變線，脫碳層的奧氏體成分已完全均勻化或部分均勻化，此后冷卻就會得到全部或部分粗片狀珠光體組織(圖3)。這說明熱軋(鍛)材表面的部分脫碳層會使球化退火相變溫度降低，若表層脫碳較嚴重，則球化退火后會轉變為粗片狀珠光體，這是最常見的一種脫碳層，在盤條上，一般僅存在于局部表面。粗片狀珠光體分布的最大深度即代表所檢試樣的脫碳層深度。

2.1.2 危害

2.2 降溫冷卻速度過快產生的細片狀珠光體

2.2.1 產生原因

如果球化退火保溫后冷卻速度過快，將會干擾或終止表層已溶斷滲碳體的球化過程，并使表層出現細小、密集分布的粒狀碳化物(俗稱密團)，甚至出現共析細片狀珠光體(圖6)。這一區域只有碳化物形態的異常，無碳化物明顯減少的現象，由于該區域組織與球化欠熱組織相同，亦可稱為表層欠熱。這種缺陷組織往往可通過返修或拉拔變形+再結晶退火使次表層得到正常組織，但應特別注意的是將表層的脫碳層與冷速過快造成的異常組織(細片狀珠光體)區分開，絕不能混為一體。

2.3 加熱速度過快沖溫產生的粗片狀珠光體

2.3.1 產生原因

對球化退火材料進行金相檢驗時，有時會發現經蝕劑浸蝕的表面存在深度一致的深灰色層，該層與黃灰色基體有明顯的色差，嚴重的甚至可觀察到粗晶現象，典型形貌如圖7所示，這是熱軋材退火時因加熱速度過快沖溫而產生的粗片狀珠光體層。軟磨鋼球冷酸洗后赤道與兩極之間呈黑色，經分析黑色區組織即為粗片狀珠光體，其形貌如圖8所示。

球化退火在接近保溫溫度時，因加熱速度過快會產生一定的升溫慣性，并出現沖溫現象。如果沖溫使溫度升至奧氏體區，致使表層奧氏體成分均勻化，即使隨后溫度回落至設定的奧氏體+滲碳體兩相區，但表層奧氏體仍會保持成分均勻化這一狀態，此時冷卻后該層就會形成相當于完全退火的共析轉變組織——粗片狀珠光體。

在沖溫時段，表層處于圖1所示SE線附近的高溫狀態，在沒有保護氣氛的球化爐中，即使不存在脫碳氣氛，也會發生碳原子向外擴散，從而引起過熱層中碳的減少。若粗片狀珠光體層晶界上仍有網狀滲碳體或片間距無明顯差異，則表明脫碳輕微。這種現象(圖9和圖10)大都出現在有碳勢保護氣氛的球化爐中。

若沖溫不嚴重，僅表層出現過熱組織，試樣基體的球化退火組織正常。過熱層深度較淺的盤條，可通過拉拔變形+再結晶退火，使其減薄變淺而成為合格品。

若沖溫嚴重，則粗片狀珠光體層較深(大于0.5mm)此時基體的球化退火組織一般也是過熱的，這表明球化退火時不但沖溫嚴重，而且保溫時段溫度也偏高，就要考慮熱電偶測溫的準確性。

使用無保護氣氛和對流風的井式爐和臺車爐生產的球化退火盤條，粗片狀珠光體缺陷大多位于爐頂部位。由于這種加熱爐溫度不均勻，爐頂溫度高，所以沖溫力度遠大于其他部位。

退火爐的加熱曲線一般不會記錄到這種沖溫現象，這是由于退火爐內熱電偶放置部位不能反映鋼材實際的加熱溫度(圖11)。

2.3.2 危害

由于表面過熱層存在較深的粗片狀珠光體層，其塑性極差,在拉拔時表面易出現橫裂甚至斷裂；即使拉拔時不開裂，也易導致后道冷鐓加工工序發生開裂(圖12和圖13) ，危害極大。

2.3.3 討論

一般而言，表層局部存在粗片狀珠光體，應考慮原材料熱軋脫碳的遺傳；表層周邊均存在粗片狀珠光體且深度較淺的，應考慮退火爐造成的氧化脫碳或升溫速度過快；表面周邊粗片狀珠光體層較深且基體存在過熱組織，則應考慮退火爐測溫儀表損壞造成跑溫的可能。若粗片狀珠光體層中有網狀碳化物，不作為脫碳是加熱沖溫和退火爐保護氣氛碳勢過高而產生的表層異常組織。對于表層存在細片狀珠光體或細片狀珠光體+密團，不作為脫碳，需調整冷卻工藝。

GCr15鋼球化退火材料的金相檢驗結果對球化退火操作具有指導性，如果球化退火的工藝制定者、操作工及檢驗人員正確了解球化退火材料表層異常組織(片狀珠光體組織)的產生原因，就可避免此類缺陷組織的再次產生。

（來源：軸承雜志社）

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