热处理之淬火工艺的优劣势分析
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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就热处理工艺节能作一简单探讨,先来说下淬火工艺的优势。
研究证实,亚共析钢在略低于Ac3的α+γ两相区内加热淬火(即亚温淬火)可提高钢的强韧性,降低脆性转变温度,并可消除回火脆性。淬火的加热温度可降低40℃。
一般亚共析碳钢的淬火加热温度在Ac3以上30~50℃,共析及过共析碳钢淬火加热温度为Ac1以上30~50℃。对高碳钢采用低温快速短时加热淬火,可减少奥氏体碳含量,有利于获得良好强韧配合的板条马氏体,不仅可提高其韧度,而且还缩短了加热时间。
对于某些传动齿轮,以碳氮共渗代替渗碳,耐磨性提高40%~60%,疲劳强度提高50%~80%,共渗时间相当,但共渗温度(850℃)较渗碳温度(920℃)低70℃,同时还可减小热处理变形。
缩短加热时间
生产实践表明,依工件的有效厚度而确定的传统加热时间偏于保守,因此要对加热保温时间公式τ=α·K·D中的加热系数α进行修正。按传统处理工艺参数,在空气炉中加热到800~900℃时,α值推荐为1.0~1.8min/mm,这显然是保守的。如果能将α值减小,则可大大缩短加热时间。加热时间应根据钢种工件尺寸、装炉量等情况通过实验确定,经优化后的工艺参数一旦确定后要认真执行,才能取得显著经济效益。
任何事物都不是完美的,热处理工艺同时还存在着一些劣势:
1、淬火畸变与淬火裂纹
热处理过程中淬火炉淬火畸变是不可避免的现象,只有超过规定公差或产生无法矫正时才构成废品,通过适当选择材料,改进结够设计,合理选择淬火,回火炉回火方法及规范等可有效的减小与控制淬火畸变,可采用冷热效直,热点校直和加热回火等加以休正。
裂纹是不可补救的淬火缺陷,只有采取积极的预防措施,如减小和控制淬火应力方向分布,同时控制原材料质量和正确的结构设计等。
2、氧化-脱碳-过热-过烧
零件加热过程中,若不进行表面防护,将发生氧化脱碳等缺陷,其后果是表面淬硬性降低,达不到技术要求,或在零件表面形成网状裂纹,并严重降低零件外观质量,加大零件粗糙度,甚至超差,所以精加工零件淬火加热需要在保护气氛下或盐浴炉内进行,小批量可采用防氧化表面涂层加以防护。
过热导致淬火后形成粗大的马氏体组织将导致淬火裂纹形成或严重降低淬火件的冲击韧度,极易发生沿晶短裂,应当正确选择淬火加热温度,适当缩短保温时间,并严格控制炉温加以防止,出现的过热组织如有足够的加工余地余量可以重新退火,细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热不足,表面脱碳,在高碳合金钢中淬火残余奥氏体过多,或回火不足造成的,在含CR轴承钢油淬时还经常发现表面淬火后硬度低于内层现象,这是逆淬现象,主要由于零件在淬火冷却时如果淬入了蒸汽膜期较长,特征温度低的油中,由于表面受蒸气膜的保护,孕化期比中心长,从而比心部更容易出现逆淬现象。
4、软点
淬火零件出现的硬度不均匀叫软点,与硬度不足的主要区别是在零件表面上硬度有明显的忽高忽低现象,这种缺陷是由于原始组织过于粗大不均匀,(如有严重的组织偏析,存在大块状碳化物或大块自由铁素体)淬火介质被污染,零件表面有氧化皮或零件在淬火液中未能适当的运动,致使局部地区形成蒸气膜阻碍了冷却等因素,通过晶相分析并研解工艺执行情况,可以进一步判明究竟是什么原因造成废品。