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熱處理工藝原理以及常見種類

日期:2023/1/15 Click:418
熱處理工藝原理以及常見種類
熱處理是指材料在固態(tài)下,通過加熱、保溫和冷卻的手段,以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝

熱處理
1. 正火:將鋼材或鋼件加熱到臨界點(diǎn)AC3或ACM以上的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)間后在空氣中冷卻,得到珠光體類組織的熱處理工藝。

2. 退火:將亞共析鋼工件加熱至AC3以上20—40度,保溫一段時(shí)間后,隨爐緩慢冷卻(或埋在砂中或石灰中冷卻)至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝。
3. 固溶熱處理:將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持,使過剩相充分溶解到固溶體中,然后快速冷卻,以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。
4. 時(shí)效:合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后,在室溫放置或稍高于室溫保持時(shí),其性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。
5. 固溶處理:使合金中各種相充分溶解,強(qiáng)化固溶體并提高韌性及抗蝕性能,消除應(yīng)力與軟化,以便繼續(xù)加工成型。
6. 時(shí)效處理:在強(qiáng)化相析出的溫度加熱并保溫,使強(qiáng)化相沉淀析出,得以硬化,提高強(qiáng)度。
7. 淬火:將鋼奧氏體化后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻,使工件在橫截面內(nèi)全部或一定的范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。
50CrVA彈簧鋼880℃淬油金相組織
50CrVA彈簧鋼880℃淬油金相組織
8. 回火:將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點(diǎn)AC1以下的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)間,隨后用符合要求的方法冷卻,以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝。
9. 鋼的碳氮共滲:碳氮共滲是向鋼的表層同時(shí)滲入碳和氮的過程。習(xí)慣上碳氮共滲又稱為氰化,以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲(即氣體軟氮化)應(yīng)用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度,耐磨性和疲勞強(qiáng)度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主,其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。
10. 調(diào)質(zhì)處理(quenching and tempering):一般習(xí)慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件,特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體組織,它的機(jī)械性能均比相同硬度的正火索氏體組織更優(yōu)。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩(wěn)定性和工件截面尺寸有關(guān),一般在HB200—350之間。
11. 釬焊:用釬料將兩種工件加熱融化粘合在一起的熱處理工藝。

工藝特點(diǎn)
金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一,與其他加工工藝相比,熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分,而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織,或改變工件表面的化學(xué)成分,賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量,而這一般不是肉眼所能看到的。為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能,除合理選用材料和各種成形工藝外,熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用*廣的材料,鋼鐵顯微組織復(fù)雜,可以通過熱處理予以控制,所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外,鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能,以獲得不同的使用性能。

工藝過程

熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過程,有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過程。這些過程互相銜接,不可間斷。
加熱是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多,*早是采用木炭和煤作為熱源,近而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制,且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱,也可以通過熔融的鹽或金屬,以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。
金屬加熱時(shí),工件暴露在空氣中,常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低),這對(duì)于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱,也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。
加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一,選擇和控制加熱溫度,是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異,但一般都是加熱到相變溫度以上,以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間,因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí),還須在此溫度保持一定時(shí)間,使內(nèi)外溫度一致,使顯微組織轉(zhuǎn)變完全,這段時(shí)間稱為保溫時(shí)間。采用高能密度加熱和表面熱處理時(shí),加熱速度極快,一般就沒有保溫時(shí)間,而化學(xué)熱處理的保溫時(shí)間往往較長(zhǎng)。

冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟,冷卻方法因工藝不同而不同,主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度*慢,正火的冷卻速度較快,淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求,例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。
工藝分類

金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同,每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝,可獲得不同的組織,從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用*廣的金屬,而且鋼鐵顯微組織也*為復(fù)雜,因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。
整體熱處理是對(duì)工件整體加熱,然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s,獲得需要的金相組織,以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

工藝手段:
退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度,根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間,然后進(jìn)行緩慢冷卻,目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài),獲得良好的工藝性能和使用性能,或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。
正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻,正火的效果同退火相似,只是得到的組織更細(xì),常用于改善材料的切削性能,也有時(shí)用于對(duì)一些要求不高的零件作為*終熱處理。
淬火是將工件加熱保溫后,在水、油或其它無機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬火介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬,但同時(shí)變脆,為了及時(shí)消除脆性,一般需要及時(shí)回火。
為了降低鋼件的脆性,將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫,再進(jìn)行冷卻,這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”,其中的淬火與回火關(guān)系密切,常常配合使用,缺一不可!八陌鸦稹彪S著加熱溫度和冷卻方式的不同,又演變出不同的熱處理工藝。為了獲得一定的強(qiáng)度和韌性,把淬火和高溫回火結(jié)合起來的工藝,稱為調(diào)質(zhì)。某些合金淬火形成過飽和固溶體后,將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長(zhǎng)時(shí)間,以提高合金的硬度、強(qiáng)度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時(shí)效處理。
把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來進(jìn)行,使工件獲得很好的強(qiáng)度、韌性配合的方法稱為形變熱處理;在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱為真空熱處理,它不僅能使工件不氧化,不脫碳,保持處理后工件表面光潔,提高工件的性能,還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。
表面熱處理是只加熱工件表層,以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內(nèi)部,使用的熱源須具有高的能量密度,即在單位面積的工件上給予較大的熱能,使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理,常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。
化學(xué)熱處理是通過改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝。化學(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是前者改變了工件表層的化學(xué)成分;瘜W(xué)熱處理是將工件放在含碳、鹽類介質(zhì)或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱,保溫較長(zhǎng)時(shí)間,從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后,有時(shí)還要進(jìn)行其它熱處理工藝如淬火及回火;瘜W(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。
熱處理是機(jī)械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。大體來說,它可以保證和提高工件的各種性能 ,如耐磨、耐腐蝕等。還可以改善毛坯的組織和應(yīng)力狀態(tài),以利于進(jìn)行各種冷、熱加工。
例如白口鑄鐵經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵,提高塑性 ;齒輪采用正確的熱處理工藝,使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高;另外,價(jià)廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價(jià)昂的合金鋼性能,可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼;工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可使用。

補(bǔ)充手段

一、退火的種類
退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度,保持一定時(shí)間,然后慢慢冷卻的熱處理工藝。
鋼的退火工藝種類很多,根據(jù)加熱溫度可分為兩大類:一類是在臨界溫度(Ac1或Ac3)以上的退火,又稱為相變重結(jié)晶退火,包括完全退火、不完全退火、球化退火和擴(kuò)散退火(均勻化退火)等;另一類是在臨界溫度以下的退火,包括再結(jié)晶退火及去應(yīng)力退火等。按照冷卻方式,退火可分為等溫退火和連續(xù)冷卻退火。
1. 完全退火和等溫退火
完全退火又稱重結(jié)晶退火,一般簡(jiǎn)稱為退火,它是將鋼件或鋼材加熱至Ac3以上20~30℃,保溫足夠長(zhǎng)時(shí)間,使組織完全奧氏體化后緩慢冷卻,以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄,鍛件及熱軋型材,有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。一般常作為一些不重工件的*終熱處理,或作為某些工件的預(yù)先熱處理。
2. 球化退火
球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼(如制造刃具、量具、模具所用的鋼種)。其主要目的在于降低硬度,改善切削加工性,并為以后淬火作好準(zhǔn)備。
3. 去應(yīng)力退火
去應(yīng)力退火又稱低溫退火(或高溫回火),這種退火主要用來消除鑄件,鍛件,焊接件,熱軋件,冷拉件等的殘余應(yīng)力。如果這些應(yīng)力不予消除,將會(huì)引起鋼件在一定時(shí)間以后,或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋。
4.不完全退火是將鋼加熱至Ac1~Ac3(亞共析鋼)或Ac1~ACcm(過共析鋼)之間,經(jīng)保溫后緩慢冷卻以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。

二、淬火時(shí),*常用的冷卻介質(zhì)是鹽水,水和油。鹽水淬火的工件,容易得到高的硬度和光潔的表面,不容易產(chǎn)生淬不硬的軟點(diǎn),但卻易使工件變形嚴(yán)重,甚至發(fā)生開裂。而用油作淬火介質(zhì)只適用于過冷奧氏體的穩(wěn)定性比較大的一些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火。

三、鋼回火的目的
1.降低脆性,消除或減少內(nèi)應(yīng)力,鋼件淬火后存在很大內(nèi)應(yīng)力和脆性,如不及時(shí)回火往往會(huì)使鋼件發(fā)生變形甚至開裂。
2.獲得工件所要求的機(jī)械性能,工件經(jīng)淬火后硬度高而脆性大,為了滿足各種工件的不同性能的要求,可以通過適當(dāng)回火的配合來調(diào)整硬度,減小脆性,得到所需要的韌性、塑性。
3.穩(wěn)定工件尺寸
4.對(duì)于退火難以軟化的某些合金鋼,在淬火(或正火)后常采用高溫回火,使鋼中碳化物適當(dāng)聚集,將硬度降低,以利切削加工。

補(bǔ)充概念

1.退火:指金屬材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟,保持一定的時(shí)間,然后緩慢冷卻的熱處理工藝。常見的退火工藝有:再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的:主要是降低金屬材料的硬度,提高塑性,以利切削加工或壓力加工,減少殘余應(yīng)力,提高組 織和成分的均勻化,或?yàn)楹蟮罒崽幚碜骱媒M織準(zhǔn)備等。
2.正火:指將鋼材或鋼件加熱到或 (鋼的上臨界點(diǎn)溫度)以上,30~50℃保持適當(dāng)時(shí)間后,在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝。正火的目的:主要是提高低碳鋼的 力學(xué)性能,改善切削加工性,細(xì)化晶粒,消除組織缺陷,為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。
3.淬火:指將鋼件加熱到 Ac3 或 Ac1(鋼的下臨界點(diǎn)溫度)以上某一溫度,保持一 定的時(shí)間,然后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度,獲得馬氏體(或貝氏體)組織的熱處理工藝。常見的淬 火工藝有單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級(jí)淬火,貝氏體等溫淬火,表面淬火和局部淬火等。淬火的目 的:使鋼件獲得所需的馬氏體組織,提高工件的硬度,強(qiáng)度和耐磨性,為后道熱處理作好組 織準(zhǔn)備等。
4.回火:指鋼件經(jīng)淬硬后,再加熱到 Ac1 以下的某一溫度,保溫一定時(shí)間,然后冷 卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有:低溫回火,中溫回火,高溫回火和多次回火等。
回火的目的:主要是消除鋼件在淬火時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力,使鋼件具有高的硬度和耐磨性外,并具有所需要的塑性和韌性等。
5.調(diào)質(zhì):指將鋼材或鋼件進(jìn)行淬火及高溫回火的復(fù)合熱處理工藝。使用于調(diào)質(zhì)處理的鋼稱調(diào)質(zhì)鋼。它一般是指中碳結(jié)構(gòu)鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼。
6.滲碳:滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層,再經(jīng)過淬火和低溫回火,使工件的表面層具有高硬度和耐磨性,而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。

真空方法

因?yàn)榻饘俟ぜ募訜帷⒗鋮s等操作,需要十幾個(gè)甚至幾十個(gè)動(dòng)作來完成。這些動(dòng)作內(nèi)在真空熱處理爐內(nèi)進(jìn)行,操作人員無法接近,因此對(duì)真空熱處理電爐的自動(dòng)化程度的要求較高。同時(shí),有些動(dòng)作,如加熱保溫結(jié)束后,金屬工件進(jìn)行淬火工序須六、七個(gè)動(dòng)作并且要在15秒鐘以內(nèi)完成。這樣敏捷的條件來完成許多動(dòng)作,很容易造成操作人員的緊張而構(gòu)成誤操作。因此,只有較高的自動(dòng)化才能準(zhǔn)確、及時(shí)按程序協(xié)調(diào)。
金屬零件進(jìn)行真空熱處理均在密閉的真空爐內(nèi)進(jìn)行,嚴(yán)格的真空密封眾所周知。因此,獲得和堅(jiān)持爐子原定的漏氣率,保證真空爐的工作真空度,對(duì)確保零件真空熱處理的質(zhì)量有著非常主要的意義。所以真空熱處理爐的一個(gè)關(guān)鍵問題,就是要有可靠的真空密封構(gòu)造。為了保證真空爐的真空性能,真空熱處理爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須道循一個(gè)基本原則,就是爐體要采用氣密焊接,同時(shí)在爐體上盡量少開或者不開孔,少采用或者避免采用動(dòng)密封結(jié)構(gòu),以盡量減少真空泄露的機(jī)遇。安裝在真空爐體上的部件、附件等如水冷電極、熱電偶導(dǎo)出裝置也都必須設(shè)計(jì)密封構(gòu)造。
大部分加熱與隔熱材料只能在真空狀態(tài)下使用。真空熱處理爐的加熱與隔熱襯料是在真空與高溫下工作的,因而對(duì)這些材料提出了耐高溫,輻射成果好,導(dǎo)熱系數(shù)小等要求。對(duì)抗氧化性能要求不高。所以,真空熱處理爐廣泛采用了鉭、鎢、鉬和石墨等作加熱與隔熱構(gòu)料。這些材料在大氣狀態(tài)下極易氧化,因此,普通熱處理爐不能采用這些加熱與隔熱材料。
水冷裝置:真空熱處理爐的爐殼、爐蓋、電熱元件、水冷電極、中間真空隔熱門等部件,均在真空、受熱狀態(tài)下工作。在這種極為不利的條件下工作,必須保證各部件的結(jié)構(gòu)不變形、不損壞,真空密封圈不過熱、不燒毀。因此,各部件應(yīng)該根據(jù)不同的情況設(shè)置水冷裝置,以保證真空熱處理爐能夠正常運(yùn)行并有足夠的利用壽命。
采用低電壓大電流:真空容器內(nèi),當(dāng)真空空度為幾托一lxlo-1托的范圍內(nèi)時(shí),真空容器內(nèi)的通電導(dǎo)體在較高的電壓下,會(huì)產(chǎn)生輝光放電現(xiàn)象。在真空熱處理爐內(nèi),嚴(yán)重的弧光放電 會(huì)燒毀電熱元件、隔熱層等,造成重大事故和損失。因此,真空熱處理爐的電熱元件的工作電壓一般都不超過80一100伏。同時(shí)在電熱元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要采取有效辦法,如盡量避免有尖端的部件,電極間的間距不能太小,以防止輝光放電或者弧光放電的產(chǎn)生。
回火

根據(jù)工件性能要求的不同,按其回火溫度的不同,可將回火分為以下幾種:
(一)低溫回火(150-250度)
低溫回火所得組織為回火馬氏體。其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下,降低其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性,以免使用時(shí)崩裂或過早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具,量具,冷沖模具,滾動(dòng)軸承以及滲碳件等,回火后硬度一般為HRC58-64。
(二)中溫回火(250-500度)
中溫回火所得組織為回火屈氏體。其目的是獲得高的屈服強(qiáng)度,彈性極限和較高的韌性。因此,它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理,回火后硬度一般為HRC35-50。
(三)高溫回火(500-650度)
高溫回火所得組織為回火索氏體。習(xí)慣上將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理,其目的是獲得強(qiáng)度,硬度和塑性,韌性都較好的綜合機(jī)械性能。因此,廣泛用于汽車,拖拉機(jī),機(jī)床等的重要結(jié)構(gòu)零件,如連桿,螺栓,齒輪及軸類;鼗鸷笥捕纫话銥镠B200-330。
變形預(yù)防

精密復(fù)雜模具的變形原因往往是復(fù)雜的,但是我們只要掌握其變形規(guī)律,分析其產(chǎn)生的原因,采用不同的方法進(jìn)行預(yù)防模具的變形是能夠減少的,也是能夠控制的。一般來說,對(duì)精密復(fù)雜模具的熱處理變形可采取以下方法預(yù)防。
(1)合理選材。對(duì)精密復(fù)雜模具應(yīng)選擇材質(zhì)好的微變形模具鋼(如空淬鋼),對(duì)碳化物偏析嚴(yán)重的模具鋼應(yīng)進(jìn)行合理鍛造并進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理,對(duì)較大和無法鍛造模具鋼可進(jìn)行固溶雙細(xì)化熱處理。
(2)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理,厚薄不要太懸殊,形狀要對(duì)稱,對(duì)于變形較大模具要掌握變形規(guī)律,預(yù)留加工余量,對(duì)于大型、精密復(fù)雜模具可采用組合結(jié)構(gòu)。
(3)精密復(fù)雜模具要進(jìn)行預(yù)先熱處理,消除機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。
(4)合理選擇加熱溫度,控制加熱速度,對(duì)于精密復(fù)雜模具可采取緩慢加熱、預(yù)熱和其他均衡加熱的方法來減少模具熱處理變形。
(5)在保證模具硬度的前提下,盡量采用預(yù)冷、分級(jí)冷卻淬火或溫淬火工藝。
(6)對(duì)精密復(fù)雜模具,在條件許可的情況下,盡量采用真空加熱淬火和淬火后的深冷處理。
(7)對(duì)一些精密復(fù)雜的模具可采用預(yù)先熱處理、時(shí)效熱處理、調(diào)質(zhì)氮化熱處理來控制模具的精度。
(8)在修補(bǔ)模具砂眼、氣孔、磨損等缺陷時(shí),選用冷焊機(jī)等熱影響小的修復(fù)設(shè)備以避免修補(bǔ)過程中變形的產(chǎn)生。
另外,正確的熱處理工藝操作(如堵孔、綁孔、機(jī)械固定、適宜的加熱方法、正確選擇模具的冷卻方向和在冷卻介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)方向等)和合理的回火熱處理工藝也是減少精密復(fù)雜模具變形的
有效措施。

表面淬火回火熱處理通常用感應(yīng)加熱或火焰加熱的方式進(jìn)行。主要技術(shù)參數(shù)是表面硬度、局部硬度和有效硬化層深度。硬度檢測(cè)可采用維氏硬度計(jì),也可采用洛氏或表面洛氏硬度計(jì)。試驗(yàn)力(標(biāo)尺)的選擇與有效硬化層深度和工件表面硬度有關(guān)。這里涉及到三種硬度計(jì)。
一、維氏硬度計(jì)是測(cè)試熱處理工件表面硬度的重要手段,它可選用0.5~100kg的試驗(yàn)力,測(cè)試薄至0.05mm厚的表面硬化層,它的精度是*高的,可分辨出熱處理工件表面硬度的微小差別。另外,有效硬化層深度也要由維氏硬度計(jì)來檢測(cè),所以,對(duì)于進(jìn)行表面熱處理加工或大量使用表面熱處理工件的單位,配備一臺(tái)維氏硬度計(jì)是有必要的。
二、表面洛氏硬度計(jì)也是十分適于測(cè)試表面淬火工件硬度的,表面洛氏硬度計(jì)有三種標(biāo)尺可以選擇?梢詼y(cè)試有效硬化深度超過0.1mm的各種表面硬化工件。盡管表面洛氏硬度計(jì)的精度沒有維氏硬度計(jì)高,但是作為熱處理工廠質(zhì)量管理和合格檢查的檢測(cè)手段,已經(jīng)能夠滿足要求。況且它還具有操作簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格較低,測(cè)量迅速、可直接讀取硬度值等特點(diǎn),利用表面洛氏硬度計(jì)可對(duì)成批的表面熱處理工件進(jìn)行快速無損的逐件檢測(cè)。這一點(diǎn)對(duì)于金屬加工和機(jī)械制造工廠具有重要意義。
三、當(dāng)表面熱處理硬化層較厚時(shí),也可采用洛氏硬度計(jì)。當(dāng)熱處理硬化層厚度在0.4~0.8mm時(shí),可采用HRA標(biāo)尺,當(dāng)硬化層厚度超過0.8mm時(shí),可采用HRC標(biāo)尺。
維氏、洛氏和表面洛氏三種硬度值可以方便地進(jìn)行相互換算,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)、圖紙或用戶需要的硬度值。相應(yīng)的換算表在國際標(biāo)準(zhǔn)ISO、美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM和中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T中都已給出。

局部淬火
零件如果局部硬度要求較高,可用感應(yīng)加熱等方式進(jìn)行局部淬火熱處理,這樣的零件通常要在圖紙上標(biāo)出局部淬火熱處理的位置和局部硬度值。零件的硬度檢測(cè)要在指定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。硬度檢測(cè)儀器可采用洛氏硬度計(jì),測(cè)試HRC硬度值,如熱處理硬化層較淺,可采用表面洛氏硬度計(jì),測(cè)試HRN硬度值。

化學(xué)熱處理
化學(xué)熱處理是使工件表面滲入一種或幾種化學(xué)元素的原子,從而改變工件表面的化學(xué)成分、組織和性能。經(jīng)淬火和低溫回火后,工件表面具有高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度,而工件的芯部又具有高的強(qiáng)韌性。

根據(jù)以上所說的內(nèi)容,在熱處理過程中對(duì)溫度的檢測(cè)和記錄非常重要,溫度控制得不好對(duì)產(chǎn)品的影響十分大。所以,溫度的檢測(cè)十分重要,在整個(gè)過程的溫度變化趨勢(shì)也顯得十分重要,導(dǎo)致在熱處理的過程中必須對(duì)溫度的變化進(jìn)行記錄,可以方便以后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,也可以查看到底是哪段時(shí)間溫度沒有達(dá)到要求。這樣對(duì)以后的熱處理進(jìn)行改進(jìn)起到非常大的作用。

操作規(guī)程
1、清理好操作場(chǎng)地,檢查電源、測(cè)量?jī)x表和各種開關(guān)是否正常,水源是否通暢。
2、操作人員應(yīng)穿戴好勞保防護(hù)用品,否則會(huì)有危險(xiǎn)。
3、開啟控制電源萬能轉(zhuǎn)換開關(guān),根據(jù)設(shè)備技術(shù)要求分級(jí)段升、降溫,延長(zhǎng)設(shè)備壽命和設(shè)備完好。
4、要注意熱處理爐的爐溫和網(wǎng)帶調(diào)速,能掌握對(duì)不同材料所需的溫度標(biāo)準(zhǔn),確保工件硬度及表面平直度和氧化層,并認(rèn)真做好安全工作。
5、要注意回火爐的爐溫和網(wǎng)帶調(diào)速,開啟排風(fēng),使工件經(jīng)回火后達(dá)到質(zhì)量要求。
6、在工作中應(yīng)堅(jiān)守崗位。
7、要配置必要的消防器具,并熟識(shí)使用及保養(yǎng)方法。
8、停機(jī)時(shí),要檢查各控制開關(guān)均處于關(guān)閉狀態(tài)后,關(guān)閉萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。

過熱
從托輥配件軸承零件粗糙口上可觀察到淬火后的顯微組織過熱。但要確切判斷其過熱的程度必須觀察顯微組織。若在GCr15鋼的淬火組織中出現(xiàn)粗針狀馬氏體,則為淬火過熱組織。形成原因可能是淬火加熱溫度過高或加熱保溫時(shí)間太長(zhǎng)造成的全面過熱;也可能是因原始組織帶狀碳化物嚴(yán)重,在兩帶之間的低碳區(qū)形成局部馬氏體針狀粗大,造成的局部過熱。過熱組織中殘留奧氏體增多,尺寸穩(wěn)定性下降。由于淬火組織過熱,鋼的晶體粗大,會(huì)導(dǎo)致零件的韌性下降,抗沖擊性能降低,軸承的壽命也降低。過熱嚴(yán)重甚至?xí)斐纱慊鹆鸭y。

欠熱
淬火溫度偏低或冷卻不良則會(huì)在顯微組織中產(chǎn)生超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的托氏體組織,稱為欠熱組織,它使硬度下降,耐磨性急劇降低,影響托輥配件軸承壽命。

淬火裂紋
托輥軸承零件在淬火冷卻過程中因內(nèi)應(yīng)力所形成的裂紋稱淬火裂紋。造成這種裂紋的原因有:由于淬火加熱溫度過高或冷卻太急,熱應(yīng)力和金屬質(zhì)量體積變化時(shí)的組織應(yīng)力大于鋼材的抗斷裂強(qiáng)度;工作表面的原有缺陷(如表面微細(xì)裂紋或劃痕)或是鋼材內(nèi)部缺陷(如夾渣、嚴(yán)重的非金屬夾雜物、白點(diǎn)、縮孔殘余等)在淬火時(shí)形成應(yīng)力集中;嚴(yán)重的表面脫碳和碳化物偏析;零件淬火后回火不足或未及時(shí)回火;前面工序造成的冷沖應(yīng)力過大、鍛造折迭、深的車削刀痕、油溝尖銳棱角等?傊斐纱慊鹆鸭y的原因可能是上述因素的一種或多種,內(nèi)應(yīng)力的存在是形成淬火裂紋的主要原因。淬火裂紋深而細(xì)長(zhǎng),斷口平直,破斷面無氧化色。它在軸承套圈上往往是縱向的平直裂紋或環(huán)形開裂;在軸承鋼球上的形狀有S形、T形或環(huán)型。淬火裂紋的組織特征是裂紋兩側(cè)無脫碳現(xiàn)象,明顯區(qū)別與鍛造裂紋和材料裂紋。

熱處理變形
NACHI軸承零件在熱處理時(shí),存在有熱應(yīng)力和組織應(yīng)力,這種內(nèi)應(yīng)力能相互迭加或部分抵消,是復(fù)雜多變的,因?yàn)樗茈S著加熱溫度、加熱速度、冷卻方式、冷卻速度、零件形狀和大小的變化而變化,所以熱處理變形是難免的。認(rèn)識(shí)和掌握它的變化規(guī)律可以使軸承零件的變形(如套圈的橢圓、尺寸漲大等)置于可控的范圍,有利于生產(chǎn)的進(jìn)行。當(dāng)然在熱處理過程中的機(jī)械碰撞也會(huì)使零件產(chǎn)生變形,但這種變形是可以用改進(jìn)操作加以減少和避免的。

表面脫碳
托輥配件軸承零件在熱處理過程中,如果是在氧化性介質(zhì)中加熱,表面會(huì)發(fā)生氧化作用使零件表面碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少,造成表面脫碳。表面脫碳層的深度超過*后加工的留量就會(huì)使零件報(bào)廢。表面脫碳層深度的測(cè)定在金相檢驗(yàn)中可用金相法和顯微硬度法。以表面層顯微硬度分布曲線測(cè)量法為準(zhǔn),可做仲裁判據(jù)。

軟點(diǎn)
由于加熱不足,冷卻不良,淬火操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻耐休佪S承零件表面局部硬度不夠的現(xiàn)象稱為淬火軟點(diǎn)。它象表面脫碳一樣可以造成表面耐磨性和疲勞強(qiáng)度的嚴(yán)重下降。
上一篇:銅材的分類標(biāo)準(zhǔn) 2015/9/10
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