熱處理之淬火工藝的優劣勢分析
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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就熱處理工藝節能作一簡單探討,先來說下淬火工藝的優勢。
研究證實,亞共析鋼在略低于Ac3的α+γ兩相區內加熱淬火(即亞溫淬火)可提高鋼的強韌性,降低脆性轉變溫度,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%,疲勞強度提高50%~80%,共滲時間相當,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
生產實踐表明,依工件的有效厚度而確定的傳統加熱時間偏于保守,因此要對加熱保溫時間公式τ=α·K·D中的加熱系數α進行修正。按傳統處理工藝參數,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。加熱時間應根據鋼種工件尺寸、裝爐量等情況通過實驗確定,經優化后的工藝參數一旦確定后要認真執行,才能取得顯著經濟效益。
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象,只有超過規定公差或產生無法矯正時才構成廢品,通過適當選擇材料,改進結夠設計,合理選擇淬火,回火爐回火方法及規范等可有效的減小與控制淬火畸變,可采用冷熱效直,熱點校直和加熱回火等加以休正。
裂紋是不可補救的淬火缺陷,只有采取積極的預防措施,如減小和控制淬火應力方向分布,同時控制原材料質量和正確的結構設計等。
2、氧化-脫碳-過熱-過燒
零件加熱過程中,若不進行表面防護,將發生氧化脫碳等缺陷,其后果是表面淬硬性降低,達不到技術要求,或在零件表面形成網狀裂紋,并嚴重降低零件外觀質量,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氣氛下或鹽浴爐內進行,小批量可采用防氧化表面涂層加以防護。
過熱導致淬火后形成粗大的馬氏體組織將導致淬火裂紋形成或嚴重降低淬火件的沖擊韌度,極易發生沿晶短裂,應當正確選擇淬火加熱溫度,適當縮短保溫時間,并嚴格控制爐溫加以防止,出現的過熱組織如有足夠的加工余地余量可以重新退火,細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軸承鋼油淬時還經常發現表面淬火后硬度低于內層現象,這是逆淬現象,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,孕化期比中心長,從而比心部更容易出現逆淬現象。
4、軟點
淬火零件出現的硬度不均勻叫軟點,與硬度不足的主要區別是在零件表面上硬度有明顯的忽高忽低現象,這種缺陷是由于原始組織過于粗大不均勻,(如有嚴重的組織偏析,存在大塊狀碳化物或大塊自由鐵素體)淬火介質被污染,零件表面有氧化皮或零件在淬火液中未能適當的運動,致使局部地區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行情況,可以進一步判明究竟是什么原因造成廢品。