淺析淬火工藝中的不干法

淺析淬火工藝中的不干法

防火干燥是一種常見的加熱工藝之一，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代機(jī)械工程行業(yè)。淬火缺陷直接影響到產(chǎn)品的性能和質(zhì)量,下面就幾個典型的淬火缺陷分析其產(chǎn)生原因、影響因素及預(yù)防和補(bǔ)救方法。1加熱溫度和加熱時間的影響工件在熱處理加熱時,由于加熱溫度偏高或保溫時間過長而使晶粒過度長大,導(dǎo)致力學(xué)性能顯著降低的現(xiàn)象稱為過熱。過熱不但會嚴(yán)重降低工件材料的沖擊韌性,而且極易導(dǎo)致沿晶斷裂。因此在操作過程中要正確選擇加熱溫度,適當(dāng)縮短加熱時間。如果已經(jīng)出現(xiàn)過熱現(xiàn)象,需要通過退火、正火或多次高溫回火,在正常情況下重新奧氏化使晶粒細(xì)化,但仍然有可能出現(xiàn)粗大顆粒狀斷口。工件加熱溫度過高,接近其固相線附近,致使晶界局部出現(xiàn)氧化或部分熔化的現(xiàn)象稱為過燒。過燒工件淬火后性能嚴(yán)重惡化,會形成龜裂,無法補(bǔ)救,如過燒的高速鋼產(chǎn)生魚骨狀共晶萊氏體,嚴(yán)重脆化,導(dǎo)致報廢。因此在工作中要避免過燒的發(fā)生。2加熱對碳的作用工件加熱時,材料表面的鐵或合金元素與介質(zhì)中的氧、二氧化碳和水蒸氣等反應(yīng)形成氧化膜的過程稱為氧化。氧化使工件表層燒損,工件尺寸精度和表面粗糙度降低,甚至?xí)构ぜ髲U。工件在加熱時,其表層的碳與介質(zhì)(或氣氛)中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發(fā)生反應(yīng),降低了表層碳濃度的現(xiàn)象稱為脫碳。脫碳使工件表層碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低,使表面硬度、疲勞強(qiáng)度及耐磨性等力學(xué)性能下降,甚至?xí)纬擅撎剂鸭y,引起工件早期失效。為防止氧化和脫碳,可以進(jìn)行真空加熱或?qū)ぜ砻孢M(jìn)行涂層保護(hù),控制加熱介質(zhì)的化學(xué)成分和性質(zhì),使之與工件不發(fā)生氧化、脫碳反應(yīng),控制適當(dāng)?shù)募訜釟夥?使呈現(xiàn)中性或采用保護(hù)性氣體(如氮基氣氛)加熱,采用特殊設(shè)計的加熱爐,如采用脫氧良好的鹽浴爐加熱等,前提是保證加熱爐的密封性良好。3硬度及熱處理地方硬度不足是指工件淬火后其硬度達(dá)不到技術(shù)要求。工件淬火硬化后,其表面呈現(xiàn)局部硬度偏低,這些局部小區(qū)域,稱為軟點。加熱溫度過低或保溫時間過短,淬火介質(zhì)冷卻能力不夠,工件表面氧化脫碳等,均容易使工件淬火后達(dá)不到要求的硬度值。因此要適當(dāng)提高加熱溫度,延長保溫時間,強(qiáng)化冷卻,選擇正確的淬火介質(zhì),防止工件出現(xiàn)氧化脫碳現(xiàn)象以避免硬度不足。而形成軟點的主要原因是工件表層碳濃度不均勻,加熱時表面有氧化皮、銹斑等造成局部脫碳嚴(yán)重,還有淬火介質(zhì)老化或含有雜質(zhì)導(dǎo)致冷速不勻,運(yùn)用水淬時材料局部區(qū)域形成蒸汽膜導(dǎo)致冷速較慢等。為預(yù)防軟點的產(chǎn)生,要合理選擇材料,保證有良好的預(yù)備熱處理組織(如碳素工具鋼在淬火前進(jìn)行鍛造后球化退火等),淬火前保證材料無氧化皮或銹斑等,淬火操作時嚴(yán)格控制各工藝參數(shù)。如已出現(xiàn)軟點,可在工件退火或正火后,重新進(jìn)行正確的淬火,或在重新淬火時淬火溫度比正常淬火溫度提高20~30°C(如亞共析鋼)來補(bǔ)救。4熱處理加工技術(shù)工件在加熱或冷卻時,材料按其熱膨脹規(guī)律,發(fā)生膨脹或收縮,由于不同部位出現(xiàn)溫差而導(dǎo)致體積變化不均勻,產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,稱為熱應(yīng)力。工件不同組織的相變不同步,產(chǎn)生應(yīng)力稱為組織應(yīng)力。兩種力的復(fù)合應(yīng)力形成淬火應(yīng)力,當(dāng)淬火應(yīng)力大于材料屈服點時,工件就會發(fā)生變形,當(dāng)淬火應(yīng)力大于材料的抗拉強(qiáng)度時,工件就會產(chǎn)生開裂。在生產(chǎn)實際中,引起變形或開裂的因素很多,其中主要包括工件的材料、尺寸和形狀、以及淬火介質(zhì)的選擇、淬火工藝等等。工件材料的含碳量對變形和開裂有一定影響。一般說來,隨著含碳量增高,熱應(yīng)力減弱,組織應(yīng)力增強(qiáng),對裂紋的敏感性增大,容易產(chǎn)生裂紋,因此在滿足基本技術(shù)性能條件下盡量選擇低碳量材料,減少淬裂傾向。為防止變形和開裂,沒有必要對工件都采取完全淬透,象過共析鋼通常采用不完全淬火獲得隱晶馬氏體,就不易產(chǎn)生顯微裂紋。材料的原始組織也是應(yīng)該考慮的因素。對于原始組織中具有片狀珠光體的鋼材對過熱較敏感,極易引起過熱裂紋,而經(jīng)過球化退火后,片狀珠光體轉(zhuǎn)化為球狀珠光體,變形和開裂的傾向就會大大減小,而存在偏析現(xiàn)象的材料,對工件的變形影響也很大,應(yīng)該進(jìn)行合理的預(yù)備熱處理。在選材時還應(yīng)該特別注意的是合金鋼的合金含量,一般來說,隨著合金元素的增加,工件的導(dǎo)熱性降低,從而增加了相變的不同時性,同時強(qiáng)化了奧氏體,加大了熱處理應(yīng)力,增加了淬裂的可能性。但是隨著合金含量的增加,工件的淬透性也隨之增加,因此在選材時,對一般工件可以選擇盡可能少的合金含量,對于復(fù)雜零件選擇淬透性好的合金鋼材,在淬火冷卻時采取較為緩和的冷卻介質(zhì)可有效減少變形和開裂。工件的形狀和尺寸設(shè)計不合理也會引起變形和開裂缺陷,形狀復(fù)雜,尺寸較大的工件,往往會造成各部位加熱后冷卻不均勻,造成形變,同時尖角、尺寸突變、橫孔等會引起應(yīng)力集中,引發(fā)開裂。因此在設(shè)計零件時在保證使用性能的同時,注意其工藝性能,盡量選擇對稱結(jié)構(gòu),各截面平滑過渡,尺寸均勻,避免應(yīng)力集中現(xiàn)象。對于淬火介質(zhì)要根據(jù)淬火方法進(jìn)行合理選擇,在確保冷卻性能的同時,盡量選擇淬火烈度小的淬火介質(zhì)以減少開裂變形缺陷。在整個淬火工藝過程中,要合理安排熱加工工藝參數(shù)(包括加熱溫度,保溫時間,冷卻時間等),適當(dāng)降低淬火加熱溫度,提高加熱和冷卻的均勻性,從工件材料、形狀等因素出發(fā)選擇正確的淬火方法,如多介質(zhì)淬火法、馬氏體等溫淬火法、多級淬火法等。淬火后立即進(jìn)行回火處理,有效減少缺陷發(fā)生。5火炬對碳化物組織的影響對于一些精密零件,往往不僅在淬火硬度上有較高的要求,還對淬火組織