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淬火質量缺(que)陷及控制(zhi)大全

發布時間:2015-10-28 瀏覽:2957

  鋼(gang)件(jian)淬(cui)火(huo)后可以提(ti)高其強度、硬度及(ji)耐磨(mo)性,但是工件(jian)的(de)原(yuan)始尺寸或形(xing)狀在淬(cui)火(huo)時會發生(sheng)人(ren)們所不希(xi)望(wang)的(de)變化,這此變化會成為影響產品質量的(de)缺(que)陷(xian),減小(xiao)或是避(bi)免(mian)這些缺(que)陷(xian)。淬(cui)火(huo)質量缺(que)陷(xian)及(ji)控(kong)制(zhi)從以下幾方面(mian)進行闡述。


1.淬火畸變

   淬火畸(ji)變的類型可分為兩類,即體積畸(ji)變和形狀(zhuang)畸(ji)變。

   淬火前后各種組(zu)(zu)織比體積(ji)不同是引起體積(ji)變化的(de)主要原(yuan)因。由馬(ma)氏(shi)體→貝氏(shi)體→珠光體→奧氏(shi)體的(de)比體積(ji)依(yi)次減小。原(yuan)始組(zu)(zu)織為(wei)珠光體的(de)工件(jian)淬火轉變為(wei)馬(ma)氏(shi)體,體積(ji)脹大(da)。若組(zu)(zu)織有大(da)量殘留奧氏(shi)體,有可能使體積(ji)縮小。只(zhi)有精度(du)特別高的(de)工件(jian)才考(kao)慮體積(ji)均勻脹大(da)引起體積(ji)尺寸(cun)變化。

   工件各(ge)部位(wei)相對位(wei)置或尺寸發生變(bian)化,如(ru)板桿件彎曲、內(nei)孔脹縮、孔間距變(bian)化等統稱為形狀(zhuang)畸(ji)變(bian)。畸(ji)變(bian)形成原因有以下(xia)幾種:

   (1)加熱溫度不均(jun)勻,形成的熱應力(li)引起(qi)畸變或工件在爐中(zhong)放置不合理(li),在高(gao)溫常因自(zi)重(zhong)產生蠕變畸變。

   (2)加(jia)(jia)熱時(shi),隨加(jia)(jia)熱溫度升高,鋼的(de)(de)屈服強度降低,已存在工件內部的(de)(de)殘留(liu)應(ying)(ying)力(li)(冷變(bian)形(xing)應(ying)(ying)力(li)、焊接應(ying)(ying)力(li)、機(ji)加(jia)(jia)工應(ying)(ying)力(li)等)達到高溫下的(de)(de)屈服強度時(shi),就會引起(qi)工件不均勻塑性變(bian)形(xing)而造成形(xing)狀畸變(bian)和殘留(liu)應(ying)(ying)力(li)松弛。

   (3)淬(cui)(cui)火(huo)冷卻時的不同(tong)時性形成的熱(re)應(ying)力(li)和組(zu)織應(ying)力(li)使工件局部塑性變形。形狀復雜(za)的工件,因其結構的特殊性,在淬(cui)(cui)火(huo)時,因受熱(re)和冷卻時的速(su)度不一樣,增加了它的變形傾向。

2.減少淬火(huo)畸變(bian)的方法

   (1)采(cai)(cai)用合理的熱處(chu)理工(gong)(gong)藝可(ke)有效減少(shao)畸(ji)變(bian)。如(ru)降低淬(cui)火加(jia)(jia)熱溫度;緩慢(man)加(jia)(jia)熱或對(dui)工(gong)(gong)件(jian)進(jin)行預熱;靜止(zhi)加(jia)(jia)熱法,極細長(chang)和極薄的工(gong)(gong)件(jian),為了(le)減少(shao)鹽浴磁攪拌對(dui)工(gong)(gong)件(jian)的沖擊作(zuo)用,可(ke)采(cai)(cai)用斷電加(jia)(jia)熱;截面尺(chi)寸較(jiao)小的工(gong)(gong)件(jian),如(ru)果對(dui)心部強度要求(qiu)不高(gao),采(cai)(cai)用快(kuai)速加(jia)(jia)熱;合理捆扎(zha)和吊掛工(gong)(gong)件(jian);根據工(gong)(gong)作(zuo)的形狀采(cai)(cai)用合理的淬(cui)入(ru)方式(shi);采(cai)(cai)用分級淬(cui)火或等溫淬(cui)火;根據工(gong)(gong)件(jian)的形狀特點及變(bian)形規律,在淬(cui)火前人為地使工(gong)(gong)件(jian)反向變(bian)形,使之與淬(cui)火后的畸(ji)變(bian)相(xiang)抵消。

   (2)合理設計零(ling)件。如(ru)工(gong)件形(xing)(xing)狀力求對(dui)稱,避(bi)免截面相(xiang)差懸殊,從(cong)而減少因冷卻不均引起的畸變;易畸變的槽(cao)形(xing)(xing)工(gong)件或開口工(gong)件,為了減少槽(cao)口脹大或縮小,淬火(huo)前使其(qi)成為封閉結構(gou),如(ru)在槽(cao)口處(chu)增加筋,淬火(huo)后再切開;布(bu)設工(gong)藝孔,減少型腔縮小;復雜件采用組(zu)合結構(gou),即將一個(ge)復雜工(gong)件分解成幾個(ge)簡單部分,分別(bie)施微畸變淬火(huo)后,再組(zu)裝起來;正確選用鋼(gang)材,如(ru)對(dui)精度高,允許熱處(chu)理畸變小的工(gong)模(mo)具,可選用微畸變鋼(gang),高精度塑料模(mo)具也可選用預硬鋼(gang)。

(3)合理(li)的鍛造(zao)(zao)和預(yu)備熱處理(li)。嚴(yan)重的碳(tan)化物(wu)偏(pian)析、帶(dai)狀組織使淬(cui)火畸變呈各(ge)向異性或不(bu)規則(ze)性,通(tong)過鍛造(zao)(zao)改善碳(tan)化物(wu)分布,不(bu)僅能減少畸變,對提高工件(jian)的使用壽命也有利。

3.畸變的校正

   對于熱處理后零件產生的畸變,可(ke)采(cai)用冷壓校(xiao)直(zhi)(zhi)(zhi)、熱點校(xiao)直(zhi)(zhi)(zhi)、趁熱校(xiao)直(zhi)(zhi)(zhi)、回(hui)火校(xiao)直(zhi)(zhi)(zhi)、反擊校(xiao)直(zhi)(zhi)(zhi)、縮孔處理等方法。

   冷(leng)(leng)(leng)壓校直是將彎(wan)曲工(gong)(gong)件(jian)在凸出(chu)的(de)(de)***高(gao)點(dian)施加(jia)外(wai)力(li)(li),使(shi)(shi)(shi)之發生(sheng)塑性變形(xing),這種方(fang)法適(shi)合(he)硬度(du)(du)低于(yu)35HRC的(de)(de)軸類工(gong)(gong)件(jian);熱點(dian)校直是用氧乙炔火(huo)(huo)焰(yan)加(jia)熱凸起部(bu)分(fen),然后(hou)用水(shui)或油迅速冷(leng)(leng)(leng)卻,使(shi)(shi)(shi)受(shou)熱部(bu)分(fen)在熱應(ying)(ying)力(li)(li)作(zuo)用下收(shou)縮(suo),這種方(fang)法適(shi)用于(yu)硬度(du)(du)大(da)于(yu)35~40HRC的(de)(de)工(gong)(gong)件(jian);趁熱校直是工(gong)(gong)件(jian)淬火(huo)(huo)冷(leng)(leng)(leng)至Ms溫(wen)度(du)(du)附近,利(li)用奧氏體良好的(de)(de)塑性和(he)相變超塑性,使(shi)(shi)(shi)畸變得(de)到(dao)校正(zheng);回火(huo)(huo)校正(zheng)是將工(gong)(gong)件(jian)施加(jia)外(wai)力(li)(li),再進(jin)行回火(huo)(huo),回火(huo)(huo)溫(wen)度(du)(du)高(gao)于(yu)300℃;反(fan)擊校直是用鋼錘連續敲擊凹(ao)處,使(shi)(shi)(shi)工(gong)(gong)件(jian)小(xiao)面積產生(sheng)塑性變形(xing);縮(suo)孔處理(li)是將淬火(huo)(huo)后(hou)脹(zhang)大(da)的(de)(de)工(gong)(gong)件(jian),加(jia)熱至600~700℃透紅,為防止孔內進(jin)水(shui),用兩塊薄(bo)板蓋住工(gong)(gong)件(jian)兩端,迅速投入(ru)水(shui)中急冷(leng)(leng)(leng),利(li)用熱應(ying)(ying)力(li)(li)使(shi)(shi)(shi)孔收(shou)縮(suo),經(jing)過一(yi)次或多(duo)次重復操作(zuo),可使(shi)(shi)(shi)脹(zhang)大(da)的(de)(de)孔得(de)到(dao)校正(zheng)。

4.淬火開裂

   淬(cui)(cui)火(huo)開(kai)裂是熱(re)處理應力超過材料(liao)的(de)斷裂強(qiang)度引起的(de)開(kai)裂現(xian)象。裂紋(wen)呈斷續的(de)串聯分布,斷口有淬(cui)(cui)火(huo)油或鹽水的(de)痕跡(ji),無氧化色,裂紋(wen)的(de)兩側也無脫(tuo)碳現(xian)象。產生淬(cui)(cui)火(huo)裂紋(wen)的(de)場(chang)合及原因有下(xia)幾點(dian):

   (1)材料管理混亂(luan),誤(wu)把高碳鋼(gang)或高碳合金鋼(gang)當成低、中碳鋼(gang)使用,采用水淬。

   (2)冷卻不當。在Ms溫(wen)度以下快冷,因(yin)組織應(ying)力大引起開裂。如水-油雙介質淬(cui)火(huo),在水中(zhong)停留時間(jian)長(chang),淬(cui)火(huo)油中(zhong)含有過多(duo)水分。

   (3)未淬透工(gong)件心(xin)部(bu)(bu)硬(ying)度為36~45HRC時,在(zai)淬硬(ying)層與非淬硬(ying)層交界處(chu)形成淬火裂(lie)紋。心(xin)部(bu)(bu)硬(ying)度小于(yu)36HRC,交界處(chu)拉(la)硬(ying)力(li)得到(dao)消減。心(xin)部(bu)(bu)硬(ying)度大于(yu)45HRC,說明已有馬(ma)氏體(ti)組織,拉(la)應力(li)峰值降低,開(kai)裂(lie)傾向減小。

   (4)具有***危險(xian)(xian)淬(cui)(cui)(cui)(cui)裂尺寸(cun)的(de)工(gong)件易形成淬(cui)(cui)(cui)(cui)火裂紋。工(gong)件全部淬(cui)(cui)(cui)(cui)透時(shi)(shi)有一***危險(xian)(xian)的(de)淬(cui)(cui)(cui)(cui)裂尺寸(cun),其直(zhi)徑(jing)是:水淬(cui)(cui)(cui)(cui)時(shi)(shi)為8~15mm;油(you)淬(cui)(cui)(cui)(cui)時(shi)(shi)為25~40mm。尺寸(cun)小(xiao)于(yu)***危險(xian)(xian)淬(cui)(cui)(cui)(cui)裂尺寸(cun)時(shi)(shi),心部與表面溫差小(xiao),淬(cui)(cui)(cui)(cui)硬力(li)小(xiao),不易開裂,反(fan)之增(zeng)大,但拉應力(li)峰遠離表面,淬(cui)(cui)(cui)(cui)裂傾(qing)向反(fan)而減小(xiao)。

   (5)嚴重表面脫碳易形(xing)成(cheng)網狀(zhuang)裂(lie)(lie)紋。脫碳層馬(ma)氏體(ti)比體(ti)積小,受到拉應力作(zuo)用,易形(xing)成(cheng)網狀(zhuang)裂(lie)(lie)紋。

   (6)內徑較小(xiao)(xiao)的深孔工件,內表(biao)面冷卻較外表(biao)面小(xiao)(xiao)得多,殘留熱應力作用小(xiao)(xiao),所 受到的殘留拉應力較外表(biao)面大(da),內壁易形成平行的縱(zong)向(xiang)裂紋。

   (7)淬火(huo)加(jia)熱溫度過(guo)高,引起晶粒粗(cu)化,晶界(jie)弱化,鋼的脆斷強(qiang)度降低,淬火(huo)易開(kai)裂。

   (8)重復淬火前(qian)未經中間退火,過熱傾(qing)向大(da),前(qian)項的淬火應力未能完(wan)全消除(chu),以(yi)及多次加熱引起的表面脫碳,都(dou)會(hui)促使淬火開裂(lie)。

   (9)大截面高合金鋼工件淬火加(jia)熱時未經預熱或加(jia)熱速度過快,加(jia)熱時的熱應力或組(zu)織應力增大,引起開裂。

   (10)原始(shi)組織(zhi)不良(liang),如高碳鋼球化退火(huo)質量(liang)欠佳,其組織(zhi)是片狀(zhuang)或點(dian)狀(zhuang)珠光體,熱熱傾(qing)向大;晶粒(li)粗(cu)化,馬氏體含量(liang)高,淬火(huo)開裂傾(qing)向大。

   (11)原材(cai)料(liao)顯微裂紋(wen),非金屬夾雜(za)(za)(za)物(wu)(wu),嚴重碳化物(wu)(wu)偏析淬(cui)火開裂傾向(xiang)增大。如非金屬加雜(za)(za)(za)物(wu)(wu)或(huo)嚴重碳化物(wu)(wu)沿軋制方向(xiang)形成帶狀(zhuang)公布,由于力學性(xing)(xing)能(neng)各向(xiang)異(yi)性(xing)(xing),其橫(heng)向(xiang)性(xing)(xing)能(neng)比縱向(xiang)性(xing)(xing)能(neng)低(di)30%~50%,在表面***大拉應力作(zuo)用下,常沿非金屬夾雜(za)(za)(za)物(wu)(wu)或(huo)碳化物(wu)(wu)分布方向(xiang)呈縱向(xiang)裂紋(wen)。

   (12)鍛造裂紋在(zai)淬火(huo)時(shi)擴(kuo)大。在(zai)變通(tong)爐內(nei)淬火(huo)加(jia)熱時(shi),開裂的(de)破斷面上有黑色的(de)氧化皮,裂紋兩側(ce)有脫碳層。

   (13)過(guo)燒裂紋。裂紋多呈網狀,晶界(jie)有氧(yang)化(hua)和熔化(hua)現(xian)象。

   (14)淬透性低(di)的(de)鋼,用鉗(qian)子夾持淬火時,被夾持部位淬火冷(leng)的(de)慢,有(you)非馬氏體組織,鉗(qian)口位于淬硬(ying)層與非淬硬(ying)層交界處,其拉應力大,易開裂。

   (15)高速鋼、高鉻(ge)鋼分級淬火,工件未冷(leng)至室溫,急(ji)于清洗(因Ms以下(xia)快(kuai)冷(leng))引起開裂。

 ;  (16)深冷(leng)處理因急冷(leng)急熱形成的熱應(ying)力和組織應(ying)力都(dou)比較(jiao)大,且低(di)溫材(cai)料的脆斷強(qiang)度低(di),易產生淬火(huo)開裂。

   (17)淬(cui)火后(hou)未(wei)及(ji)時回(hui)火,工件內部的顯微裂紋(wen)在淬(cui)火應(ying)力的作用下擴展形成宏觀(guan)裂紋(wen)。

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