熱處理淬火工藝過程中產(chǎn)生的缺陷
熱處理淬火工藝過程中產(chǎn)生的缺陷
1:淬火畸變與淬火裂紋:
熱處理過程中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(shí)才構(gòu)成廢品,通過適當(dāng)選擇材料,改進(jìn)結(jié)夠設(shè)計(jì),合理選擇淬火,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(shí)控制原材料質(zhì)量和正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)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。
過燒常發(fā)生在淬火高速鋼中,其特點(diǎn)是產(chǎn)生了魚骨狀共晶萊氏體,過燒后使淬火鋼嚴(yán)重脆性形成廢品。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(shí)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(shí)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(dòng),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。5:其他組織缺陷
對(duì)淬火工藝要求嚴(yán)格的零件,恒遠(yuǎn)機(jī)電有限公司的工作人員不僅要求淬火后滿足硬度要求,還往往要求淬火組織符合規(guī)定等級(jí),如淬火馬氏體組織,.殘余奧氏體數(shù)量,未溶鐵素?cái)?shù)量,碳化物的分布及形態(tài),等所作的規(guī)定,當(dāng)超過了這些規(guī)定時(shí),盡管硬度檢查通過,組織檢查仍步合格,常見的組織缺陷如粗大淬火馬氏體(過熱)滲碳鋼及工具鋼淬火后的網(wǎng)狀碳化物,及大塊碳化物,調(diào)質(zhì)鋼中的大塊自由鐵素體,(有組織遺傳性的粗大馬氏體)及工具鋼淬火后殘余奧氏體過多等。
以上本文由河北恒遠(yuǎn)()提供。
擴(kuò)展閱讀:淺析熱處理缺陷裂紋產(chǎn)生原因
淺析熱處理缺陷裂紋產(chǎn)生原因
作者:未知來源:未知點(diǎn)擊數(shù):1163更新時(shí)間:201*-8-4
關(guān)鍵字:|管理學(xué)/理工學(xué)/文學(xué)論文、醫(yī)藥/醫(yī)學(xué)論文、教育/教學(xué)論文、財(cái)會(huì)/審計(jì)論文、計(jì)算機(jī)論文、土木工程/高薪技術(shù)論文
摘要:主要分析各種熱處理方法及其他因素使金屬零件產(chǎn)生裂紋的原因關(guān)鍵詞:熱處理缺陷裂紋因素
Abstract:Mainlyanalyzeseachheattreatmentmethodandotherfactorscausesthemetalpartstoproducecrackreasonthekeyword:Heattreatmentflawcrackfactor前言
熱處理是通過加熱和冷卻,使零件獲得適應(yīng)工作條件需要的使用性能,達(dá)到充分發(fā)揮材料潛力,提高產(chǎn)品使用壽命和提高效能的重要的工藝方法。如果出現(xiàn)熱處理缺陷,熱處理就無法達(dá)到預(yù)期的目的,零件將成為不合格品或廢品,從而造成經(jīng)濟(jì)損失。熱處理缺陷一般按缺陷性質(zhì)分類,主要包括裂紋、變形、殘余應(yīng)力、組織不合格、性能不合格、脆性及其他缺陷等七類。其中最危險(xiǎn)的熱處理缺陷是裂紋,一般將之稱為第一類熱處理缺陷,它屬于不可挽救的缺陷;最常見的熱處理缺陷是變形,一般稱之為第二類熱處理缺陷;其余缺陷如殘余應(yīng)力,組織不合格等屬于第三類,一般統(tǒng)稱為第三類熱處理缺陷。下面著重討論有關(guān)熱處理第一類熱處理缺陷——裂紋。一、金屬零件的淬火裂紋
影響鋼件淬火裂紋形成的因素眾多,主要包括冶金因素、結(jié)構(gòu)因素、工藝因素等。掌握各種因素作用,各因素對(duì)淬火裂紋影響的規(guī)律,對(duì)防止淬火裂紋的發(fā)生,提高成品率有重要的意義。(1)鋼件的冶金質(zhì)量與化學(xué)成分的影響
鋼件可用鍛件、鑄件、冷拉鋼材、熱軋鋼材等加工而成,各種毛坯或材料生產(chǎn)過程中均可能產(chǎn)生冶金缺陷,或者將原料的冶金缺陷遺留給下道工序,最后這些缺陷在淬火時(shí)可擴(kuò)展成淬火裂紋,或?qū)е铝鸭y的發(fā)生。如鑄鋼件在熱加工工藝過程中因加工工藝不當(dāng),在內(nèi)部或表面可能形成氣孔、疏松、砂眼、偏析、裂痕等缺陷;在鍛件毛坯中,有可能形成縮孔、偏析、白點(diǎn)、夾雜物、裂紋等。這些缺陷對(duì)鋼的淬火裂紋有很大的影響。一般說來,原始缺陷越嚴(yán)重,其淬火裂紋的傾向性越大。
鋼的含碳量和合金元素對(duì)鋼的淬裂傾向有重要影響。一般說來,隨著馬氏體中含碳量的增加,增大了馬氏體的脆性,降低了鋼的脆斷強(qiáng)度,增大了淬火裂紋傾向。在含碳量增加時(shí),熱應(yīng)力影響減弱,組織應(yīng)力影響增強(qiáng)。水中淬火時(shí),工件的表面壓應(yīng)力變小,而中間的拉應(yīng)力極大值向表面靠近。油中淬火時(shí),表面拉應(yīng)力變大。所有這些都增加了淬火開裂傾向。而合金元素對(duì)淬裂的影響是復(fù)雜的,合金元素增多時(shí),鋼的導(dǎo)熱性降低,增大了相變的不同時(shí)性;同時(shí)合金含量增大,又強(qiáng)化了奧氏體,難以通過塑性變形來松弛應(yīng)力,因而增大熱處理內(nèi)應(yīng)力,有增加淬裂的傾向。然而合金元素含量增加,提高了鋼的淬透性,可用較緩和的淬火介質(zhì)淬火,可以減少淬裂傾向。此外有些合金元素如釩、鈮、鈦等有細(xì)化奧氏體晶粒的作用,減少鋼的過熱傾向,因而減少了淬裂傾向。(2)原始組織的影響
淬火前鋼件的原始組織狀態(tài)和原始組織對(duì)淬裂的影響很大。片狀珠光體,在加熱溫度偏高時(shí)易引起奧氏體晶粒長大,容易過熱,所以對(duì)原始組織為片狀珠光體的鋼件,必須嚴(yán)格控制淬火加熱溫度和保溫時(shí)間。否則,將因鋼件過熱導(dǎo)致淬火開裂。具有球狀珠光體原始組織的鋼件,在淬火加熱時(shí),因?yàn)榍驙钐蓟锉容^穩(wěn)定,在向奧氏體轉(zhuǎn)變的過程中,碳化物的溶解,往往殘留少量的碳化物,這些殘留碳化物阻礙了奧氏體晶粒長大,與片狀珠光體相比,淬火可以獲得較細(xì)的馬氏體,因此原始組織為均勻球狀珠光體的鋼對(duì)減少裂紋來說,是淬火前較理想的組織狀態(tài)。
在生產(chǎn)中,常常產(chǎn)生重復(fù)淬火開裂現(xiàn)象,這是由于二次淬火前未進(jìn)行中間正火或中間退火所致,未經(jīng)退火而直接二次淬火,組織中沒有阻礙奧氏體晶粒長大的碳化物存在,奧氏體晶粒極易顯著長大,引起過熱。因此在二次淬火中進(jìn)行一次中間退火,同時(shí)也可通過退火來達(dá)到完全消除內(nèi)應(yīng)力的目的。(3)零件尺寸和結(jié)構(gòu)的影響
零件的截面尺寸過小和過大都不易淬裂。截面尺寸小的工件淬火時(shí),心部很易淬硬,而且心部和表面的馬氏體形成在時(shí)間上幾乎是同時(shí)進(jìn)行的,組織應(yīng)力小,不容易淬裂。截面尺寸過大的零件,特別是用淬透性較低的鋼制造時(shí),淬火時(shí)不僅心部不能硬化,甚至連表層也得不到馬氏體,其內(nèi)應(yīng)力主要是熱應(yīng)力,不易出現(xiàn)淬火裂紋。因此,對(duì)于每一種鋼制的零件,在一定的淬火介質(zhì)下,存在著一個(gè)臨界淬裂直徑,也就是說在臨界直徑的零件具有較大的淬裂傾向性。出現(xiàn)淬裂的危險(xiǎn)尺寸可能因鋼的化學(xué)成分而波動(dòng)、加熱溫度和方法不同而發(fā)生變化,不可千篇一律。零件的尖角、棱角、等幾何形狀因素,使工件局部冷卻速度的急劇變化,增大了淬火的殘余應(yīng)力,從而增大了淬火的開裂傾向。零件截面不均勻性的增加,淬裂傾向也加大,零件薄的部位在淬火時(shí)先發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,隨后,當(dāng)厚的部位發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí),體積膨脹,使薄的部位承受拉應(yīng)力,同時(shí)在薄厚交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中,因而常出現(xiàn)淬火裂紋。(4)工藝因素的影響
工藝因素(主要是淬火加熱溫度,保溫時(shí)間,冷卻方式等因素
)對(duì)淬火裂紋傾向影響較大。熱處理包括加熱、保溫、冷卻等過程。熱處理不僅在冷卻(淬火)時(shí)可以產(chǎn)生裂紋,加熱時(shí)如果加熱不當(dāng)也可能形成裂紋。1)加熱不當(dāng)引起的裂紋A、升溫速度過快引起的裂紋
一些材料在鑄造時(shí)由于結(jié)晶過程的不同時(shí)性必然形成成分不均勻,組織不均勻,鑄態(tài)材料的非金屬夾雜物。如鑄態(tài)高錳鋼中硬而脆的碳化物相、高合金鑄鋼中成分偏析和疏松等缺陷的存在等因素,在大型工件快速加熱時(shí),可能形成較大的應(yīng)力,從而出現(xiàn)開裂。B、表面增碳或脫碳引起的裂紋
合金鋼零件在以碳?xì)浠衔餅闅庠吹谋Wo(hù)氣氛爐(或可控氣氛爐)中進(jìn)行加熱時(shí),由于操作不當(dāng)或失控,爐內(nèi)碳勢(shì)增高,可使得加熱的工件表面碳含量超過工件的原始碳含量。在隨后的熱處理時(shí),操作者仍按原鋼件的工藝規(guī)程進(jìn)行淬火,從而產(chǎn)生淬火裂紋。
在對(duì)高錳鋼的鑄件進(jìn)行熱處理時(shí),表層如發(fā)生脫碳、脫錳,工件表面將出現(xiàn)裂紋;低合金工具鋼、高速鋼在熱處理加熱時(shí),如表面產(chǎn)生脫碳,也有可能產(chǎn)生裂紋。C、過熱或過燒引起的裂紋
高速鋼、不銹鋼工件,因淬火加熱溫度較高,一旦加熱溫度失控,很容易造成過熱或過燒,從而引起熱處理裂紋。
D、在含氫氣氛中加熱引起的氫致裂紋
氫有很大的易動(dòng)性,易被鋼中的所謂“陷阱”捕捉。鋼中夾雜物、疏松等內(nèi)部缺陷可能成為“陷阱”。夾雜物等缺陷受載時(shí)的應(yīng)力集中與氫含量高這兩個(gè)條件的疊加易使氫致裂紋優(yōu)先產(chǎn)生。產(chǎn)生氫脆一般必須具有三個(gè)基本條件:1)有足夠的氫。2)有對(duì)氫
敏感的金相組織。3)有足夠的三向應(yīng)力存在。如氣體滲碳,碳氮共滲的工件產(chǎn)生裝配斷裂、放置開裂和使用過程斷裂等現(xiàn)象。
總之,淬火加熱溫度升高,熱處理應(yīng)力增大,淬火馬氏體組織粗化、脆化,斷裂強(qiáng)度降低,淬裂傾向增大。一般而言,晶粒越細(xì)小,斷裂抗力越高,淬裂傾向越小,相反晶粒粗化,斷裂抗力下降,斷裂傾向增大。晶粒大小同淬火加熱溫度和淬火保溫時(shí)間有直接關(guān)系。加熱溫度升高或保溫時(shí)間增長,均能使晶粒粗化,因而增加淬裂傾向。從防止淬裂的觀點(diǎn)看,應(yīng)盡量選用較低的淬火加熱溫度。2)冷卻引起的裂紋
冷卻方式不同,內(nèi)應(yīng)力的大小、類型和分布就不同,淬火鋼的組織形態(tài)也不同,斷裂抗力也不同,因此淬裂傾向不同。鋼件加熱至奧氏體狀態(tài),在淬火冷卻過程中,一方面希望快速冷卻,使奧氏體不會(huì)發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變或貝氏體轉(zhuǎn)變,也就是快速冷卻,以躲過“C”曲線上的“鼻子”;另一方面希望奧氏體進(jìn)入馬氏體區(qū)后慢速冷卻,產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)淬火。
鋼件在冷卻到馬氏體開始相變溫度的過程中,由于組織未變,僅僅產(chǎn)生熱應(yīng)力,所以鋼件一般不會(huì)產(chǎn)生裂紋。當(dāng)鋼件冷卻到MS點(diǎn)以下,鋼發(fā)生馬氏體相變時(shí),體積膨脹,產(chǎn)生第二類畸變、第二類應(yīng)力及宏觀的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力,因而易于產(chǎn)生淬火裂紋。因此,在MS
點(diǎn)以下緩冷可以獲得碳濃度較低的馬氏體,從而減少馬氏體的正方度和組織應(yīng)力,提高斷裂抗力。另一方面,在馬氏體區(qū)間內(nèi)緩慢冷卻,還能提高冷卻后的鋼的破斷抗力,從而降低鋼件的淬裂。二、其它熱處理裂紋(1)回火裂紋
回火裂紋是在回火過程中工藝控制不當(dāng)而產(chǎn)生的裂紋。在用淬透性好的鋼,制造較大的工模具時(shí),可能產(chǎn)生回火裂紋。(2)冷處理裂紋
有些量具、精密機(jī)械零件,為了保證高的尺寸穩(wěn)定性,需盡量減少殘余奧氏體,通常采用零下800C的冷處理。工模具經(jīng)過超低溫處理可顯著提高壽命。但是,如果冷處理不當(dāng)將引起工件開裂。其主要原因是:1)工件淬火后,本身溫度較高,這時(shí)如冷卻速度加快,部分未轉(zhuǎn)變的奧氏體進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成馬氏體,拉應(yīng)力增大,在低溫下材料的脆斷抗力降低,當(dāng)應(yīng)力超過材料脆斷抗力,則導(dǎo)致裂紋。2)由于工件尺寸過大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,冷處理溫度過低,冷處理所用介質(zhì)冷卻較快等,或增大原來的內(nèi)應(yīng)力,這些都可能形成冷處理裂紋。(3)時(shí)效裂紋
有些合金在固溶處理時(shí),碳化物全部溶入基體中,從而使合金脆化,這種材料的焊接件,在標(biāo)準(zhǔn)熱處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)效裂紋。(4)磨削裂紋
淬硬的工具鋼零件,或經(jīng)滲碳、滲氮共滲并進(jìn)行淬火的零件,在隨后的磨削加工時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量的磨削裂紋。
(5)電鍍裂紋
淬火零件在電鍍時(shí),或在電鍍前的酸洗時(shí),會(huì)產(chǎn)生具有內(nèi)應(yīng)力的表面層。同時(shí)由于工件和溶液作用產(chǎn)生的氫會(huì)滲入鋼中,溫度越高,吸附的氫量也越大。溶液的離解度越強(qiáng)烈,則工件吸附和滲入的氫含量也越多。如果淬火零件在酸、堿等化學(xué)活性介質(zhì)中停留時(shí)間較長,零件中的內(nèi)應(yīng)力則可引起應(yīng)力腐蝕?傊瑹崽幚砣毕萘鸭y產(chǎn)生的原因是多方面的,概述起來可分為熱處理前、熱處理中、熱處理后三方面的原因。熱處理前可能因設(shè)計(jì)不良、原材料或毛坯缺陷等原因,如選材不當(dāng)、熱處理技術(shù)要求不當(dāng),斷面急劇變化、銳角過渡、打標(biāo)記處應(yīng)力集中等不合理設(shè)計(jì),熱處理時(shí)產(chǎn)生裂紋,導(dǎo)致熱處理缺陷。原材料的各種缺陷及熱處理前各種加工工序缺陷,在熱處理時(shí)也可導(dǎo)致熱處理缺陷。熱處理后,因后續(xù)加工工序不當(dāng)或使用不當(dāng),還可能產(chǎn)生與熱處理有聯(lián)系的缺陷。
熱處理缺陷種類較多,產(chǎn)生的原因多種多樣,熱處理中產(chǎn)生的缺陷的原因可能有工藝不當(dāng)、操作不當(dāng)、設(shè)備和環(huán)境條件不合適等。因此,為防止熱處理缺陷發(fā)生,要從與熱處理有關(guān)的多方面著手解決,對(duì)熱處理前、熱處理中、熱處理后各個(gè)相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制,這就是要對(duì)熱處理全過程進(jìn)行全面質(zhì)量控制。此外,還要加強(qiáng)對(duì)熱處理缺陷研究,深入研究各種熱處理缺陷產(chǎn)生的機(jī)理、新型熱處理工藝缺陷,探討減少和避免熱處理缺陷新措施及補(bǔ)救方法。
友情提示:本文中關(guān)于《熱處理淬火工藝過程中產(chǎn)生的缺陷》給出的范例僅供您參考拓展思維使用,熱處理淬火工藝過程中產(chǎn)生的缺陷:該篇文章建議您自主創(chuàng)作。
來源:網(wǎng)絡(luò)整理 免責(zé)聲明:本文僅限學(xué)習(xí)分享,如產(chǎn)生版權(quán)問題,請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)刪除。