钢的淬火与回火,淬火冷却速度对变形的影响

钢的淬火与回火

淬透；对于弹簧，不仅应全淬透，而且心部马氏体量不应低于9o％；对于结构零件．亦应全淬透。

一、钢的回火工艺钢的回火可分为低温回火、中温回火、高温回火三类。不同温度回火，可得到不同的回火组织和性能。3j5帅‘5D3钟莹g．．goI钟机械工艺茶叶机械杂．~)1997年第1期③高温回火回火温度500℃～680℃，回火组织为索氏体，回火硬度HRC23～35。回火后可获得强度与韧塑性配合较好的综合机械性能。淬火加高温回火通常称“调质处理”，它广泛用于各种重要的结构零件，特别适用于在交变载荷下工作的连杆、螺栓及轴类零件。另外还可用作精密零件(如丝杆、量具、模具等)的预先热处理，以获得细小均匀的回火索氏体组织，为控制最终热处理变形和获得较好的最终性能提供组织基础。对于具有回火脆性倾向的钢种，应尽量避免在脆化温度范围内回火。2．回火时间的确定回火工艺中，回火时间有着三方面的作用：一是保证组织转变能充分进行；二是降低或消除工件的内应力；三是使工件获得所需要的回火性能。在一定的回火温度下，工件完全烧透后，完成组织转变的时间约有0．5h即可。这就是说，单从组织转变角度考虑，只需保温0．5h左右。但从残余应力松弛角度考虑，一般需要2～3h。这就是说，从完成组织转变和尽量降低残余应力角度考虑，对于一般中小型工件回火2～3h即可。然而回火毕竟对回火后钢的性能有影响，故而回火时间还须与回火温度结合起来考虑。一般可以这样认为，回火时间与回火温度是两个相互补偿的参数，即提高回火温度可缩短保温时间；延长回火时间可适当降低回火温度。以上所说的只是确定回火时间的基本准则。目前，生产中回火时间一般都是根据工件有效截面的厚度来确定。有关计算回火时间的参考数据很多，应视具体情况选用．在实际应用中宜作合理的修正。3．回火后的冷却回火后一般是出炉空冷。对于含cf、Ni、Mn等元素的钢，高温回火后为防止回火脆性的产生，宜采用油冷。

二、淬火回火工艺，目的是要提高硬度和耐磨性，并使其具有一定的韧性。淬回火工艺如图7。图7曲轴导轨的淬回火工艺曲线根据前述内容可知，淬火加热温度应为Ac1+30℃～50℃，但实际选用温度应同时考虑加热方式、工件尺寸及形状、工件性能要求、冷却条件、原始组织等因素。对于盐浴加热方式、形状复杂和截面尺寸变化大的工件，加热温度应稍低；对于以辐射加热为主的加热方式、形状简单而硬度要求较高的工件以及冷却较缓和的场合，可选择较高的温度加热。因该曲轴导轨形状较简单，经球化退火后得到了球化珠光体组织，淬火后要求有高的硬度和耐磨性，故淬火加热温度选择Ac+50℃～70℃，即780℃～8o0℃(Ac1=730℃)。淬火加热的保温时间，同样也要根据加热条件来确定，故一般应先经实验测试。确定加热保温时间的基本原则是不可太长。以防工件表面氧化脱碳，同时也可以减少能耗。该工件不允许出现脱碳情况，所以宜采用盐浴加热，盐浴应经脱氧处理，保温时问以热透为度。因该工件淬回火后不再进行加工，故而变形控制较严，而且希望有一定的韧性，所以采用硝盐等温冷却。在180℃～200℃的硝盐中等温一段时间后，可以使淬火件保留较多量的残余奥氏体，从而可以减小变形，井使其具有一定的韧性。实践证明该工艺是可行的。回火温度、回火时间及回火后冷却方式的确定原则，可参考有关资料和前述有关内容。该工件经退火和淬火回火后，各项技术指标均达到要求，使用寿命和效果令人满意。

工艺参数对热处理变形的影响

无论是常规热处理还是特殊热处理,都可能产生热处理变形,分析热处理工艺参数对热处理变形的影响时,较重要的是分析加热过程和冷却过程的影响。加热过程的主要参数是加热的均匀性、加热温度和加热速度。冷却过程的主要参数是冷却的均匀性和冷却速度。不均匀冷却对淬火变形的影响与工件截面形状不对称造成的不均匀冷却情况相同,本节主要讨论其它工艺参数的影响。

不均匀加热引起的变形---加热速度过快、加热环境的温度不均匀和加热操作不当均能引起工件的不均匀加热。加热的不均匀对细长工件或薄片件的变形影响十分显著。这里说的不均匀加热并不是指工件表面和心部在加热过程中不可避免的温度差,而是特指由于种种原因工件各部分存在的温度梯度的情况。为了减小不均匀加热引起的变形,对于形状复杂或导热性较差的高合金钢工件,应当缓慢加热或采用预热。但是应当指出,虽然快速加热能导致长轴类工件和薄片状板件变形度的增加;然而,对于体积变形为主的工件,快速加热往往又能起到减小变形的作用。这是因为当只有工件的工作部位需要沪淬火强化时,快速加热可使工件心部保持在温度较低强度较高的状态下,工作部分即能达到淬火温度。这样强度较高的心部就能阻止工件淬火冷却后产生较大变形。另外,快速加热可以采用较高的加热温度和较短的加热保温时间,从而可以减轻由于在高温阶段长时间停留因工件自重产生的变形。快速加热仅使工件表层和局部区域达到相变温度,相应地减小了淬火后的体积变化效应,这也有利于减小淬火变形。

加热温度对变形的影响---淬火加热温度通过改变淬火冷却时的温差,改变淬透性、Ms点和残余奥氏体的数量而对淬火变形发生影响。提高淬火加热温度,增加了残余奥氏体量,使Ms点降低,组织应力引起的变形减小,使套类工件的孔腔趋于缩小;但另一方面,淬火加热温度的提高了淬透性,增大了淬火冷却时的温差,提高了热应力,有使内孔胀大的倾向。实践证明,对于低碳钢制工件,若正常加热温度淬火后内孔收缩,提高淬火加热温度收缩的更大,为了减小收缩,要降低淬火加热温度;对于中碳合金钢制的工件,若正常加热温度淬火后内孔胀大,则提高淬火加热温度胀的更大,为了减小孔腔的胀大,也需降低淬火加热温度。对于Cr12型高合金模具钢,提高淬火加热温度,使残余奥氏体量增多,孔腔趋于缩小。

淬火冷却速度对变形的影响---一般来说,淬火冷却愈激烈,工件内外和不同部位(截面尺寸不同的部位)温差愈大,产生的内应力愈大,导致热处理变形增大。(150长*100宽*50高)的热模具钢制试样经不同冷却速度淬火回火的变形情况。三种介质的冷却速度以油冷较快,热浴冷却次之,空冷最慢。工件经三种不同冷速淬火后,其长度和宽度的变形皆倾向于收缩,变形量差别不大;但在厚度方向上冷速慢的空冷淬火和热浴淬火引起的变形则小得多,其变形胀大小于0.05％,而油淬发生收缩变形,其最大变形量达0.28％左右。然而,当冷却速度的改变使工件的相变发生变化时,冷却速度的增大却并不一定会引起变形的增大,有时反而会使变形减小。例如,当低碳合金钢淬火后由于心部含有大量铁素体而发生收缩时,增大淬火冷却速度心部得到更多的贝氏体可以有效的减小收缩变形。相反,若工件淬火后因心部获得马氏体而胀大时,减小冷却速度从而减小心部的马氏体相对量又能使胀大减小。淬火冷却速度对淬火变形的影响是一个复杂的问题,但原则是在保证要求的组织和性能的前题下,应尽量减小淬火冷却速度.