熱處理之淬火工藝的優(yōu)劣勢分析
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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就熱處理工藝節(jié)能作一簡單探討,先來說下淬火工藝的優(yōu)勢。
研究證實(shí),亞共析鋼在略低于Ac3的α+γ兩相區(qū)內(nèi)加熱淬火(即亞溫淬火)可提高鋼的強(qiáng)韌性,降低脆性轉(zhuǎn)變溫度,并可消除回火脆性。淬火的加熱溫度可降低40℃。
一般亞共析碳鋼的淬火加熱溫度在Ac3以上30~50℃,共析及過共析碳鋼淬火加熱溫度為Ac1以上30~50℃。對高碳鋼采用低溫快速短時加熱淬火,可減少奧氏體碳含量,有利于獲得良好強(qiáng)韌配合的板條馬氏體,不僅可提高其韌度,而且還縮短了加熱時間。
對于某些傳動齒輪,以碳氮共滲代替滲碳,耐磨性提高40%~60%,疲勞強(qiáng)度提高50%~80%,共滲時間相當(dāng),但共滲溫度(850℃)較滲碳溫度(920℃)低70℃,同時還可減小熱處理變形。
縮短加熱時間
生產(chǎn)實(shí)踐表明,依工件的有效厚度而確定的傳統(tǒng)加熱時間偏于保守,因此要對加熱保溫時間公式τ=α·K·D中的加熱系數(shù)α進(jìn)行修正。按傳統(tǒng)處理工藝參數(shù),在空氣爐中加熱到800~900℃時,α值推薦為1.0~1.8min/mm,這顯然是保守的。如果能將α值減小,則可大大縮短加熱時間。加熱時間應(yīng)根據(jù)鋼種工件尺寸、裝爐量等情況通過實(shí)驗確定,經(jīng)優(yōu)化后的工藝參數(shù)一旦確定后要認(rèn)真執(zhí)行,才能取得顯著經(jīng)濟(jì)效益。
任何事物都不是完美的,熱處理工藝同時還存在著一些劣勢:
1、淬火畸變與淬火裂紋
熱處理過程中淬火爐淬火畸變是不可避免的現(xiàn)象,只有超過規(guī)定公差或產(chǎn)生無法矯正時才構(gòu)成廢品,通過適當(dāng)選擇材料,改進(jìn)結(jié)夠設(shè)計,合理選擇淬火,回火爐回火方法及規(guī)范等可有效的減小與控制淬火畸變,可采用冷熱效直,熱點(diǎn)校直和加熱回火等加以休正。
裂紋是不可補(bǔ)救的淬火缺陷,只有采取積極的預(yù)防措施,如減小和控制淬火應(yīng)力方向分布,同時控制原材料質(zhì)量和正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計等。
2、氧化-脫碳-過熱-過燒
零件加熱過程中,若不進(jìn)行表面防護(hù),將發(fā)生氧化脫碳等缺陷,其后果是表面淬硬性降低,達(dá)不到技術(shù)要求,或在零件表面形成網(wǎng)狀裂紋,并嚴(yán)重降低零件外觀質(zhì)量,加大零件粗糙度,甚至超差,所以精加工零件淬火加熱需要在保護(hù)氣氛下或鹽浴爐內(nèi)進(jìn)行,小批量可采用防氧化表面涂層加以防護(hù)。
過熱導(dǎo)致淬火后形成粗大的馬氏體組織將導(dǎo)致淬火裂紋形成或嚴(yán)重降低淬火件的沖擊韌度,極易發(fā)生沿晶短裂,應(yīng)當(dāng)正確選擇淬火加熱溫度,適當(dāng)縮短保溫時間,并嚴(yán)格控制爐溫加以防止,出現(xiàn)的過熱組織如有足夠的加工余地余量可以重新退火,細(xì)化晶粒再次淬火返修。
3、硬度不足
淬火回火后硬度不足一般是由于淬火加熱不足,表面脫碳,在高碳合金鋼中淬火殘余奧氏體過多,或回火不足造成的,在含CR軸承鋼油淬時還經(jīng)常發(fā)現(xiàn)表面淬火后硬度低于內(nèi)層現(xiàn)象,這是逆淬現(xiàn)象,主要由于零件在淬火冷卻時如果淬入了蒸汽膜期較長,特征溫度低的油中,由于表面受蒸氣膜的保護(hù),孕化期比中心長,從而比心部更容易出現(xiàn)逆淬現(xiàn)象。
4、軟點(diǎn)
淬火零件出現(xiàn)的硬度不均勻叫軟點(diǎn),與硬度不足的主要區(qū)別是在零件表面上硬度有明顯的忽高忽低現(xiàn)象,這種缺陷是由于原始組織過于粗大不均勻,(如有嚴(yán)重的組織偏析,存在大塊狀碳化物或大塊自由鐵素體)淬火介質(zhì)被污染,零件表面有氧化皮或零件在淬火液中未能適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動,致使局部地區(qū)形成蒸氣膜阻礙了冷卻等因素,通過晶相分析并研解工藝執(zhí)行情況,可以進(jìn)一步判明究竟是什么原因造成廢品。