減小金屬熱處理變形介紹

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1、如何減小金屬熱處理變形摘?要:金屬熱處理在改善材料各種性能的同時,熱處理變形是不可避免的,并且會直接影響到工件的精度、強(qiáng)度、噪聲和壽命,因此對于精度要求較高的零件要盡可能減小其變形量,著重分析溫度是控制變形的關(guān)鍵因素的同時羅列幾點(diǎn)次要因素。???關(guān)鍵詞:金屬熱處理變形溫度???一、引言???金屬材料的熱處理是將固態(tài)金屬或合金,采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻,有時并兼之以化學(xué)作用和機(jī)械作用,使金屬合金內(nèi)部的組織和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而獲得改善材料性能的工藝。熱處理工藝是使各種金屬材料獲得優(yōu)良性能的重要手段。很多實(shí)際應(yīng)用中合理選用材料和各種成形工

2、藝并不能滿足金屬工件所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能,這時熱處理工藝是必不可少的。???但是熱處理工藝除了具有積極的作用之外,在處理過程中也不可避免地會產(chǎn)生或多或少的變形,而這又是機(jī)械加工中必須避免的,兩者之間是共存而又需要避免的關(guān)系,只能采用相應(yīng)的方法盡量把變形量控制在盡量小的范圍內(nèi)。???二、溫度是變形的關(guān)鍵因素???工業(yè)上實(shí)際應(yīng)用的熱處理工藝形式非常多,但是它們的基本過程都是熱作用過程,都是由加熱、保溫和冷卻三個階段組成的。整個工藝過程都可以用加熱速度、加熱溫度、保溫時間、冷卻速度以及熱處理周期等幾個參數(shù)來描述。在熱處理工藝中,要用

3、到各種加熱爐,金屬熱處理便在這些加熱爐中進(jìn)行(如基本熱處理中的退火、淬火、回火、化學(xué)熱處理的滲碳、滲氨、滲鋁、滲鉻或去氫、去氧等等)。因此,加熱爐內(nèi)的溫度測量就成為熱處理的重要工藝參數(shù)測量。每一種熱處理工藝規(guī)范中,溫度是很重要的內(nèi)容。如果溫度測量不準(zhǔn)確,熱處理工藝規(guī)范就得不到正確的執(zhí)行,以至造成產(chǎn)品質(zhì)量下降甚至報廢。溫度的測量與控制是熱處理工藝的關(guān)鍵,也是影響變形的關(guān)鍵因素。???(1)工藝溫度降低后工件的高溫強(qiáng)度損失相對減少,塑性抗力增強(qiáng)。這樣工件的抗應(yīng)力變形、抗淬火變形、抗高溫蠕變的綜合能力增強(qiáng),變形就會減少;???(2)工藝溫度降低后工

4、件加熱、冷卻的溫度區(qū)間減少,由此而引起的各部位溫度不一致性也會降低,由此而導(dǎo)致的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力也相對減少,這樣變形就會減少;???(3)如果工藝溫降低、且熱處理工藝時間縮短,則工件的高溫蠕變時間減少,變形也會減少。????減小熱處理變形需要合理的熱處理工藝。例如經(jīng)熱處理后的20CrNi2MoA鋼齒圈齒表面、齒心部硬度及有效硬化層深度均達(dá)到要求。圖1為模數(shù)mn=12mm的齒圈經(jīng)不同溫度球化退火后的硬度梯度曲線。由圖1可以看出,在650℃球化退火后的硬度梯度和740℃球化+680℃等溫處理的硬度梯度結(jié)果相近,未經(jīng)球化退火的齒輪的硬度較前兩個低。

5、這是因為球化退火可使淬火后滲層表面殘留奧氏體量減少,從而提高了齒表面硬度,因此20CrNi2MoA鋼齒圈滲碳后應(yīng)采用球化退火工藝,同時為減小熱處理變形,在650℃球化退火效果更好。三、變形的其它影響因素及減小措施???(一)預(yù)備熱處理???正火硬度過高、混晶、大量索氏體或魏氏組織都會使內(nèi)孔變形增大,所以要用控溫正火或等溫退火來處理鍛件。金屬的正火、退火以及在進(jìn)行淬火之前的調(diào)質(zhì),都會對金屬最終的變形量產(chǎn)生一定的影響,直接影響到的是金屬組織結(jié)構(gòu)上的變化。實(shí)踐證明,在正火時采用等溫淬火可有效地使金屬組織結(jié)構(gòu)趨于均勻,從而使其變形量減小。???(二)

6、運(yùn)用合理的冷卻方法???金屬淬火后冷卻過程對變形的影響也是很重要的一個變形原因。熱油淬火比冷油淬火變形小,一般控制在100±20℃。油的冷卻能力對變形也是至關(guān)重要的。淬火的攪拌方式和速度均影響變形。金屬熱處理冷卻速度越快,冷卻越不均勻,產(chǎn)生的應(yīng)力越大,模具的變形也越大??梢栽诒WC模具硬度要求的前提下,盡量采用預(yù)冷;采用分級冷卻淬火能顯著減少金屬淬火時產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力,是減少一些形狀較復(fù)雜工件變形的有效方法;對一些特別復(fù)雜或精度要求較高的工件,利用等溫淬火能顯著減少變形。???(三)零件結(jié)構(gòu)要合理???金屬熱處理后在冷卻過程中,總是薄的部

7、分冷得快,厚的部分冷得慢。在滿足實(shí)際生產(chǎn)需要的情況下,應(yīng)盡量減少工件厚薄懸殊,零件截面力求均勻,以減少過渡區(qū)因應(yīng)力集中產(chǎn)生畸變和開裂傾向;工件應(yīng)盡量保持結(jié)構(gòu)與材料成分和組織的對稱性,以減少由于冷卻不均引起的畸變;工件應(yīng)盡量避免尖銳棱角、溝槽等,在工件的厚薄交界處、臺階處要有圓角過渡;盡量減少工件上的孔、槽筋結(jié)構(gòu)不對稱;厚度不均勻零件采用預(yù)留加工量的方法。???(四)采用合理的裝夾方式及夾具???目的使工件加熱冷卻均勻,以減少熱應(yīng)力不均,組織應(yīng)力不均,來減小變形,可改變裝夾方式,盤類零件與油面垂直,軸類零件立裝,使用補(bǔ)償墊圈,支承墊圈,疊加墊圈

8、等,花鍵孔零件可用滲碳心軸等。???(五)機(jī)械加工???當(dāng)熱處理是工件加工過程的最后工序時,熱處理畸變的允許值應(yīng)滿足圖樣上規(guī)定的工件尺寸,而畸變量要根據(jù)上道工序加工

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