熱處理淬火及變形

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1、熱處理工藝、操作與變形關(guān)系一、預(yù)處理淬火前通過(guò)對(duì)工件進(jìn)行消除應(yīng)力、改善組織的預(yù)備熱處理,對(duì)減少淬火變形是非常有利的。預(yù)處理一般包括球化退火、消除應(yīng)力退火,有些還采用調(diào)質(zhì)或正火處理。①消除應(yīng)力退火:在機(jī)械加工過(guò)程中,工件表層在加工方法、背吃刀量、切削速度等的影響下,會(huì)產(chǎn)生一定的殘余應(yīng)力,由于其分布的不均衡,導(dǎo)致了工件在淬火時(shí)產(chǎn)生了變形。為了消除這些應(yīng)力的影響,淬火前將工件進(jìn)行一次消除應(yīng)力的退火是必要的。消除應(yīng)力退火的溫度一般為500-700℃,在空氣介質(zhì)中加熱時(shí),為防止工件產(chǎn)生氧化脫碳可采用500-

2、550℃進(jìn)行退火,保溫時(shí)間一般為2-3h。工件裝爐時(shí)要注意可能因自重引起的變形,其他操作同一般退火操作。②以改善組織為目的的預(yù)熱處理:這種預(yù)處理包括球化退火、調(diào)質(zhì)及正火等?!蚧嘶穑呵蚧蛲嘶鹗翘妓毓ぞ咪摷昂辖鸸ぞ咪撛跓崽幚磉^(guò)程中必不可少的工序,球化退火后所獲得的組織對(duì)淬火變形趨勢(shì)影響很大。所以可以通過(guò)調(diào)整退火后的組織來(lái)減少某些工件有規(guī)律的淬火變形。——其他預(yù)處理:為減少淬火變形所采用的預(yù)處理方法有很多種,如調(diào)質(zhì)處理、正火處理等。針對(duì)工件產(chǎn)生淬火變形的原因及工件所用材料,合理地選用正火、調(diào)質(zhì)等

3、預(yù)處理對(duì)減少淬火變形是有效的。但應(yīng)對(duì)正火后引起的殘余應(yīng)力及硬度提高對(duì)機(jī)加工的不利影響應(yīng)給予注意,同時(shí)調(diào)質(zhì)處理對(duì)含WMn等鋼可減少淬火時(shí)脹大,而對(duì)GCr15等鋼種的減少變形作用不大。在實(shí)際生產(chǎn)中要注意分清淬火變形產(chǎn)生的原因,即要分清淬火變形是由殘余應(yīng)力引起的還是由組織不佳引起的,只有這樣才能對(duì)癥處理。若是由殘余應(yīng)力引起的淬火變形則應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力退火而不用類(lèi)似調(diào)質(zhì)等改變組織的預(yù)處理,反之亦然。只有這樣,才能達(dá)到減少淬火變形的目的,才能降低成本,保證質(zhì)量。以上各種預(yù)處理的具體操作同其他相應(yīng)操作,此處不贅

4、述。二、淬火加熱操作①淬火溫度:淬火溫度對(duì)工件的淬火變形影響很大。其影響淬火變形趨勢(shì)的一般規(guī)律如圖所示。根據(jù)圖的所示曲線(xiàn)對(duì)淬火畸變的影響規(guī)律,我們可通過(guò)調(diào)整淬火溫度來(lái)達(dá)到減少變形的目的,或?qū)㈩A(yù)留機(jī)械加工余量同淬火溫度來(lái)達(dá)到減少變形的目的,或?qū)㈩A(yù)留機(jī)械加工余量同淬火溫度經(jīng)熱處理試驗(yàn)后合理地選擇、使用,從而達(dá)到減少后序加工余量。淬火溫度對(duì)淬火變形的影響除與工件所用材料有關(guān)外,還與工件的尺寸、形狀等有關(guān)。當(dāng)工件形狀和尺寸差異很大時(shí),雖然工件使用材料一樣,但淬火變形趨勢(shì)卻大不相同,操作者在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)注意

5、這種情況。②淬火保溫時(shí)間:保溫時(shí)間的選擇除了要保證工件透燒、淬火后達(dá)到要求的硬度或其他力學(xué)性能外,還要考慮它對(duì)淬火變形的影響。延升淬火保溫時(shí)間,實(shí)際上就相應(yīng)地提高了淬火溫度。特別是對(duì)高碳高鉻鋼,這一影響尤顯突出。③裝爐方法:工件在加熱時(shí)擺放形式不合理,則會(huì)產(chǎn)生因工件自重而引起的變形或因工件之間相互擠壓產(chǎn)生變形或因工件堆放過(guò)密造成加熱及冷卻不均而產(chǎn)生變形。如某彈簧件,淬火時(shí)曾用垂直吊掛的方式在860±10℃的保護(hù)氣氛加熱爐中加熱保溫30min,保溫后從爐中取出并將工件垂直淬入冷卻油中,淬火后彈簧總長(zhǎng)

6、縮短了27mm,并且上下螺距因淬入淬火介質(zhì)的時(shí)間差異而變形量也不一樣。后改用彈簧套在心軸上,并水平吊掛裝爐,其他操作過(guò)程同前,淬火后,其變形情況大為改觀,螺距均勻,總長(zhǎng)度收縮較小。特別是細(xì)長(zhǎng)的工件除不能以密堆橫放的方式裝爐外,在鹽浴爐加熱時(shí),還應(yīng)考慮到因加熱介質(zhì)翻滾使工件產(chǎn)生變形的可能。細(xì)長(zhǎng)且重量較小的桿類(lèi)工件裝爐時(shí),一般是將鹽浴爐先升至稍高于淬火溫度,斷電后再將工件裝入鹽浴爐中,裝爐時(shí)要穩(wěn),并且采用不通電的方式加熱工件,從而達(dá)到減少工件的淬火變形的目的。④加熱方式:工件的形狀復(fù)雜、厚薄懸殊較大時(shí)

7、,特別是當(dāng)其材料的含碳及合金元素較高時(shí),其加熱過(guò)程一定要緩慢均勻,應(yīng)充分利用預(yù)熱過(guò)程,一次預(yù)熱不行的,采用二次、三次預(yù)熱。對(duì)用預(yù)熱方式仍不能解決變形的較大工件,還可采用裝箱保護(hù)在箱式電阻爐中加熱,加熱時(shí)除限速升溫外,還可增加等溫過(guò)程,以便減少由于加熱速度過(guò)快而產(chǎn)生的淬火變形。三、冷卻操作淬火變形主要是來(lái)自冷卻過(guò)程。合理的淬火介質(zhì)、熟練的操作技能,冷卻過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都直接地影響著工件的淬火變形。1、合理選擇淬火介質(zhì):在保證工件經(jīng)淬火后硬度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的情況下,工件淬火時(shí)應(yīng)盡可能地選用較緩和的淬火

8、介質(zhì)。如利用加熱浴介質(zhì)冷卻(利用熱浴介質(zhì)冷卻時(shí)可趁熱對(duì)工件進(jìn)行矯直)。盡可能用空冷淬火,以及用介于水、油冷速之間的淬火介質(zhì)代替水油雙介質(zhì)淬火等?!绽浯慊穑嚎绽浯慊饘?duì)減少高速鋼、鉻型模具鋼及空冷微變形鋼的淬火變形是有效的。對(duì)淬火后硬度要求不高的3Cr2W8V鋼,通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整淬火溫度也可用空淬火來(lái)達(dá)到減少變形的目的?!屠浯慊穑河褪且环N比水的冷卻速度小得多的淬火介質(zhì),但對(duì)那些具有較高淬透性且尺寸小、形狀復(fù)雜的變形傾向大的工件來(lái)說(shuō),無(wú)疑人們?nèi)詴?huì)認(rèn)為油的冷卻速度偏高,而對(duì)尺不大但淬

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