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机械加工厂淬火、回火缺陷与预防


作者:YuLong  发表时间:  所属分类:行业知识

    这主要是淬火过程中,热处置工艺中淬火工序造成的废品率往往较高。同时形成较大的热应力与组织应力,此外,由于资料内在冶金缺陷、选材不当、错料、设计上的结构工艺性差、冷、热加工过程中形成的缺陷等因素,均容易在淬火、回火工艺中暴露出来,因此对零部件淬火、回火后的缺陷必需进行系统的分折与调査

淬火缺陷与预防

钢件淬火时最常见的缺陷有淬火变形、开裂、氧化、脱碳、硬度缺乏或不均匀、外表腐蚀、过烧、过热及其他按质量检查规范规定金相组织不合格等。

一、淬火变形与淬火裂纹

应该根据淬火变形与淬火裂纹的形成原因采取有效的预防措施。实际生产中。

1.尽量做到均匀加热及正确加热

常因加热不均匀而变形。为此,工件形状复杂或截面尺寸相差悬殊时。工件在装炉前,对不需淬硬的孔及截面突变处,应采用石棉绳堵塞或绑扎等办法,以改善其受热条件,对一些薄壁圆环等易变形零件,可设计特定淬火夹具。这些措施既有利于加热均匀,又有利于冷却均匀。

应均匀放置,工件在炉内加热时。防止单面受热,应放平,防止工件在髙温塑性状态因自重而变形。对细长零件及袖类零件尽量采用井式炉或盐炉垂直悬挂加热。

可减少工件截面温差,限制或降低加热速度。使加热均匀。因此对大型锻模、髙速钢及高合金钢工件,以及形状复杂、厚薄不匀、要求变形小的零件,一般都采用预热加热或限制 加热速度的措施。

也是减少或防止变形、开裂的关键。选择下限淬火温度,合理选择淬火加热温度。减少工件与淬火介质的温差,可以降低淬火冷却高温阶段的冷却速度,从而可以减少淬火冷却时的热应力。另外,也可防止晶粒粗大。这样可以防止变形开裂。

也可适当提高淬火加热温度。例如CrWMnCr12Mo等高碳合金钢,有时为了调节淬火前后的体积变形量。常利用调整加热温度,改变其马氏体转变点以改变剩余奥氏体含量,以调节零件的体积变形。

2.正确选择冷却方法和冷却介质的基本原则

即在工件淬入淬火介质前,尽可能采用预冷。尽可能缓慢地冷却至Ar附近,以减少工件内温差。保证满足淬硬层深度及硬度要求的前提下,尽可能采用冷却缓馒的淬火介质。

尽可能减慢在Ms点以下的冷却速度。合理地选择和采用分级或等温淬火工艺。

3.正确选择淬火工件浸入淬火介质的方式和运行方向的基本原则

淬火时应尽量保证能得到最均匀的冷却。以最小阻力方向淬入。

自由冷却时,很难保证尺寸精度的要求。为此,可以采取压床淬火,即将零件置于专用的压床模具中,再加上一定的压力后进行冷却〈喷油或喷水)由于零件的形状和尺寸受模具的限制,大批量生产的薄画环类零件、薄板形零件、形状复杂的凸轮盘和圆锥齿轮等。因而可能使零件的变形限制在规定的范围之内。

有相当一部分工件,进行及时、正确的回火在生产中。并非在淬火时开裂,而是由于淬火后未及时回火而开裂。这是因为在淬火停留过程中,存在于工件内的微细裂缝在很大的淬火应力作用下,融合、扩展,以至其尺寸达到断裂临界裂缝尺寸,从而发生延时断裂。实践证明,淬火不冷到底并及时回火,防止开裂的有效措施。对于形状复杂的高碳钢和高碳合金钢,淬火后及时回火尤为重要。

但必须在工件塑性允许的范围之内。有时也可利用回火加热时用特定的校正夹具进行校正。对体积变形有时也可通过补充的研磨加工来修正,工件的扭曲变形可以通过矫直来校正。但这仅限于孔、槽尺寸缩小,外圃增大等情况。淬火体积变形往往是不可防止的但只要通过实验,掌握其变形规律,则可根据其胀缩量,淬火前成形加工时,适当加以修正,就可在淬火后得到合乎要求的几何尺寸。工件一旦出现淬火裂纹,则报废。


二、氧化与脱碳、过热与过烧

三、硬度缺乏

造成淬火工件硬度不足的原因如下

  • 保温时间缺乏。检查金相组织时,加热温度过低。亚共析钢中可以看到未溶铁素体,工具钢中可以看到较多未溶碳化物
  • 外表脱碳引起外表硬度缺乏。磨去表层后所测得的硬度比表面高 金相组织上可以看到黑色屈氏体沿晶界分布
  • 冷却速度不够 截面大处淬不硬
  • 钢材淬透性不够 水中停留时间过短
  • 采用中断淬火时或自水中取出后,空气中停留时间过长再转人油中,因冷却缺乏或自回火而导致硬度降低 剩余奥氏体量过多
  • 工具钢淬火温度过高。影响硬度

应分析其原因,当出现硬度缺乏时。采取相应的措施。其中由于加热温度过高或过低引起的硬度缺乏,除对已出现缺陷进行回火,再重新加热淬火补救外,应严格管理炉温測控仪表,定期按计量传送系统进行校正及检修


四、硬度不均匀

发生淬火软点的原因如下:硬度不均匀就是工件淬火后有软点

  • 工件外表有氧化皮及污垢等;如水中有油
  • 淬火介质中有杂质。使淬火后产生软点;冷却介质的搅动不够
  • 工件在淬火介质中冷却时 没有及时赶走工件的凹槽及大截面处形成的气泡而产生软点 淬火后硬度不均勻
  • 渗碳件外表碳浓度不均匀 例如有严重的碳化物偏析
  • 淬火前原始组织不均匀 或原始组织粗大,铁素体呈大块状分布

可以进行一次回火、再次加热,对前三种情况。恰当的冷却介质及冷却方法的条件下淬火补救。对后两种情况,如淬火后不再加工,则一旦出现玦陷,很难补救。广州机械加工厂对尚未成形加工的工件,为了消除碳化物偏析或粗大,可用不同方向的锻打来改变其分布及形态。对粗大组织可再进行一次退火或正火,使组织细化及均匀化


五、组织缺陷

根据服役条件,有些零件。除要求一定的硬度外,还对金相组织有一定的要求,例如对中碳或中碳合金钢淬火后马氏体尺寸大小的规定,可按规范图谱进行评级。马氏体尺寸过大,标明淬火温度过髙,称为过热组织。对游离铁索体数量也有规定,过多标明加热缺乏,或淬火冷却速度不够。其他如工具钢、髙速钢,也相应地对奥氏体晶粒度、剩余奥氏体量、碳化物数量及分布等有所规定。对这些组织缺陷也均应根据淬火具体条件分析其产生原因,采取相应措施预防及补救。但应注意,有些组织缺陷还与淬火前的原始组织有关。例如粗大马氏体,不只淬火加热温度过髙可以产生,还可能由于淬火前的热加工所残留的过热组织遗传所致,因此,淬火前应采用退火等方法消除过热组织。


回火缺陷与预防


硬度不均匀,生产中常见的回火缺陷有:硬度过高或过低。以及回火发生变形及脆性等。

主要是由于回火温度过低,回火硬度过高、过低或不均匀。过髙或炉温不均匀所造成的回火后硬度过高还可能是由于回火时间过短。这类问题可以通过调整回火温度等来控制。硬度不均匀的原因,可能是由于一次装炉量过多,或选用加热炉不当所致。如果回火在气体介质炉中进行,炉内应有气流循环风扇,否则炉内温度不可能均匀。

常由于回火前工件内应力不平衡,回火后工件发生变形。回火时应力松弛或发生应力重新分布所致。要防止回火后变形,或采用多次校直多次加热,或采用压具回火等措施。

回火过程中可能形成网状裂纹。因为外表脱碳后,髙速钢外表脱碳后。马氏体的比体积减少,以致发生多向拉应力而形成网状裂纹,此外,高碳钢件在回火时,如果加热过快,外表先回火,比体积减少,发生多向拉应力,从而发生网状裂纹。回火后脆性的呈现,主要由于所选回火温度不当,或回火后冷却速度不够(第二类回火脆性)所致。因此,防止脆性的呈现,应正确选择回火温度和冷却方式。一旦出现回火脆性,对第一类回火脆性,只有通过重新加热淬火,另选温度回火;对第二类回火脆性,可以采取重新加热回火,然后加速回火后冷却速度的方法消除

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