熱處理工藝缺陷及其防止措施

時間：2014-03-22 14:59:32 來源：作者：

鋼熱處理后的缺陷常有硬度不高、硬度分布不均勻、變形與開裂等。
   1．硬度不足或出現(xiàn)軟點
經(jīng)淬火后零件硬度偏低和出現(xiàn)軟點的主要原因是：
（1）亞共析鋼加熱溫度低或保溫時間不充分，淬火組織中有殘留鐵素體；
（2）加熱過程中鋼件表面發(fā)生氧化、脫碳，淬火后局部生成非馬氏體組織；
（3）淬火時，冷卻速度不足或冷卻不均勻，未全部得到馬氏體組織；
（4）淬火介質(zhì)不清潔，工作表面不干凈，影響了工件的冷卻速度，致使未能全部淬硬。
    如果材質(zhì)及零件截面尺寸正常情況下，為防止淬火后零件硬度偏低最重要的是防止加熱時零件表面脫碳。其中最有效的辦法是采用鹽浴或可控氣氛或真空加熱。若在一般空氣電阻爐中加熱，在確保零件燒透及組織轉(zhuǎn)變的前提下力求盡量縮短加熱時間。
   2．零件變形與開裂
   淬火工藝過程中零件變形是必然的，正常的，但零件出現(xiàn)表面裂紋導致表面或整體開裂是不允許的，一般作為廢品處理（高碳鋼淬火零件內(nèi)部出現(xiàn)微裂紋，經(jīng)回火后能消除的除外）。
    （1）引起變形和開裂的原因
   在淬火加熱時零件由于熱應(yīng)力以及高溫時材料強度降低延性增加會導致變形。對合金鋼而言，由于其導熱性較差，若加熱速度太快，不僅零件變形大，甚至有開裂的危險。
   在冷卻過程中由于熱應(yīng)力與組織應(yīng)力的共同作用，零件常出現(xiàn)變形，有的甚至出現(xiàn)表面裂紋。熱應(yīng)力是加熱或冷卻過程中，零件由表面至心部各層的加熱或冷卻速度不一樣造成的。淬火冷卻過程中零件表面存在的組織應(yīng)力常為拉應(yīng)力，所以其危害最大，它是在冷卻過程中零件由表層至心部各層奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體先后不一樣造成的。
    零件淬火后出現(xiàn)變形、開裂，熱處理工藝不當是重要因素。如加熱溫度過高造成奧氏體晶粒粗大，合金鋼加熱速度快造成熱應(yīng)力加大，加熱時工件氧化、脫碳嚴重，以及冷卻介質(zhì)選擇不當，工件入冷卻介質(zhì)的方式不對等諸因素都會導致工件變形甚至開裂。但是在正常的淬火工藝下要從材質(zhì)本身及前序冷熱加工中尋找原因，諸如鋼材內(nèi)在夾雜物含量、化學成份、異常組織等超過標準要求，淬火之前工件表面存在裂紋、有深的加工刀痕，以及零件形狀分布不合理等因素都會導致淬火過程中零件變形甚至開裂。
    （2）防止淬火工藝過程零件變形、開裂的措施：
a）正確選材和合理設(shè)計。對于形狀復雜、截面變化大的零件，應(yīng)選用淬透性好的鋼材，以便采用較緩和的淬火冷卻方式。在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)注意熱處理結(jié)構(gòu)工藝性。
b）淬火前進行相應(yīng)的退火或正火，以細化晶粒并使組織均勻化，減少淬火內(nèi)應(yīng)力。
c）嚴格控制淬火加熱溫度，防止過熱缺陷，同時也可減少淬火時的熱應(yīng)力。
d）采用適當?shù)睦鋮s方法，如雙液淬火、馬氏體分級淬火或貝氏體等溫淬火等。淬火時盡可能使零件均勻冷卻，對厚薄不均勻的零件，應(yīng)先將厚大部分淬入介質(zhì)中。薄件、細長桿和復雜件，可采用夾具或?qū)Ｓ么慊饓捍部刂拼慊饡r的變形。
e）淬火后應(yīng)立即回火，以消除應(yīng)力，降低工件的脆性。

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