模具材料論文熱處理變形的影響因素

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1、金屬材料熱處理論文題目:熱處理變形的影響因素?zé)崽幚碜冃蔚挠绊懸蛩卣?要:工業(yè)發(fā)展日新月異,對(duì)機(jī)械精度和性能的要求也越來(lái)越高。在工業(yè)零件生產(chǎn)中,熱處理是必不可少的一部分,它對(duì)材料性能的影響非常大,金屬熱處理在改善材料各種性能的同時(shí),熱處理變形是不可避免的,并且會(huì)直接影響到工件的精度、強(qiáng)度、噪聲和壽命,因此對(duì)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(shí)羅列幾點(diǎn)次要因素。???關(guān)鍵詞:熱處理變形金屬熱處理變形因素溫度???一、引言變形是指零件在熱處理時(shí)引起的形狀和尺寸的偏差。變

2、形是熱處理較難解決的問(wèn)題,要完全不變形時(shí)不可能的,一般是把變形量控制在一定范圍內(nèi)。超過(guò)變形量時(shí),只能用校正法校正。開(kāi)裂是絕對(duì)要避免的,因?yàn)殚_(kāi)裂零件無(wú)法挽救,只能報(bào)廢,這既浪費(fèi)了材料與加工費(fèi)用,又影響了生產(chǎn),給國(guó)家造成損失。因此,分析研究金屬熱處理變形、開(kāi)裂的原因,掌握其規(guī)律性,并找出減小變形、防止開(kāi)裂的技術(shù)措施,具有十分重要的意義???二、溫度是變形的關(guān)鍵因素???工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用的熱處理工藝形式非常多,如退火,正火,回火,淬火等,但是它們的基本過(guò)程都是熱作用過(guò)程,都是由加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段組成的。整

3、個(gè)工藝過(guò)程都可以用加熱速度、加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度以及熱處理周期等幾個(gè)參數(shù)來(lái)描述。在熱處理工藝中,要用到各種加熱爐,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(cè)量就成為熱處理的重要工藝參數(shù)測(cè)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(cè)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(bào)廢。溫度的測(cè)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

4、工件的高溫強(qiáng)度損失相對(duì)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(huì)減少;???(2)工藝溫度降低后工件加熱、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(huì)降低,由此而導(dǎo)致的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力也相對(duì)減少,這樣變形就會(huì)減少;???(3)如果工藝溫度降低、且熱處理工藝時(shí)間縮短,則工件的高溫蠕變時(shí)間減少,變形也會(huì)減少。????減小熱處理變形需要合理的熱處理工藝。各種熱處理方式相結(jié)合,搭配,盡量既滿足性能需要同時(shí)又減少變形等缺陷。例如經(jīng)熱處理后的20CrNi2MoA鋼

5、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(gè)低。這是因?yàn)榍蚧嘶鹂墒勾慊鸷鬂B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(shí)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)??合理的加熱次序和冷卻次序?根據(jù),不同零件

6、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),制定適合該零件的熱處理順序,可相應(yīng)的減小熱處理帶來(lái)的變形,盡量使各部分熱處理產(chǎn)生的變形可以相互抵消。最終達(dá)到變形最小的目的。不過(guò),此方法成本較高,較復(fù)雜,浪費(fèi)時(shí)間。一般情況下,除非非常精密的零件,才會(huì)采用此種方式。(二)預(yù)備熱處理???正火硬度過(guò)高、混晶、大量索氏體或魏氏組織都會(huì)使內(nèi)孔變形增大,所以要用控溫正火或等溫退火來(lái)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(huì)對(duì)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(shí)采用等溫淬火可有效地使金屬組織結(jié)

7、構(gòu)趨于均勻,從而使其變形量減小。???(三)運(yùn)用合理的冷卻方法???金屬淬火后冷卻過(guò)程對(duì)變形的影響也是很重要的一個(gè)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(duì)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(jí)冷卻淬火能顯著減少金屬淬火時(shí)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(duì)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

8、著減少變形。???(四)零件結(jié)構(gòu)要合理???金屬熱處理后在冷卻過(guò)程中,總是薄的部分冷得快,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(guò)渡區(qū)因應(yīng)力集中產(chǎn)生畸變和開(kāi)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(duì)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(tái)階處要有圓角過(guò)渡;盡量減少工件上的孔、槽筋結(jié)構(gòu)不對(duì)稱;厚度不均勻零件采

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