熱處理變形控制及校正方法在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、在熱處理過(guò)程中，工件變形是一種不可避免的現(xiàn)象。變形量保持在一定 的要求范圍內(nèi)不影響工件的使用，但變形過(guò)大、以至于超出公差要求范圍則 工件報(bào)廢，不能使用，造成浪費(fèi)。本文通過(guò)對(duì)多年實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)， 從理論上闡述了工件熱處理產(chǎn)生 變形的原因，并聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，介紹了在熱處理各個(gè)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生變形的因素 并極具針對(duì)性的介紹了控制各種產(chǎn)生變形的因素，諸如：分級(jí)淬火、等溫淬 火、預(yù)冷淬火等熱處理控制變形方法及其他確實(shí)有效的變形控制方法。并以 實(shí)際生產(chǎn)中的產(chǎn)品為例，對(duì)比證明了相關(guān)控制并減小熱處理變形的方法。以 及實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，在產(chǎn)生較大變形的情況下，針對(duì)不同的產(chǎn)品特性所采取 的校型方法。1、熱處理變形產(chǎn)生的

2、原理及危害 工件淬火中引起的變形（宏觀(guān)或微觀(guān)）是操作中一種常見(jiàn)庛病，碳素 鋼薄板類(lèi)工件在淬火前采用綜合工藝可以在不同程度控制變形，對(duì)于模具 鋼、高速鋼、量具鋼可以結(jié)合分級(jí)淬火、等溫淬火、預(yù)冷淬火減小變形量。熱處理的各個(gè)環(huán)節(jié)，都存在導(dǎo)致產(chǎn)生變形的因素。物體的“熱脹冷縮” 是眾所周知的一種現(xiàn)象，鋼材同樣也是如此，淬火時(shí)當(dāng)高溫工件放入淬火 冷卻劑時(shí)，遇冷工件必然會(huì)產(chǎn)生收縮。工件截面上各部分的冷卻是有先后 的，因此各部分發(fā)生收縮也就有了先后，工件表面先冷卻、先發(fā)生收縮， 工件中心后冷卻，還沒(méi)有發(fā)生收縮。這樣表面的收縮就必然要受到中心部 分的牽制。這種由于工件表里熱脹冷縮的不一致（即有溫差）而造成的內(nèi)

3、應(yīng)力稱(chēng)熱應(yīng)力。鋼在淬火冷卻過(guò)程中還要發(fā)生奧氏體向馬氏體組織的轉(zhuǎn)變 過(guò)程，由于奧氏體的比容較馬氏體小得多，所以在奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的 同時(shí)，也就伴隨著發(fā)生體積的膨脹。由于工件截面上各部分的冷卻速度不 一致，因此發(fā)生組織的轉(zhuǎn)變和體積的膨脹 也就不一致。 工件表面先冷到 Ms 點(diǎn)，先發(fā)生轉(zhuǎn)變和膨脹，而此時(shí)中心部分卻尚未（或正在）開(kāi)始發(fā)生轉(zhuǎn)變 和膨脹，這樣表面的體積必然要受到中心部分的約束。這種由于工件表里 組織轉(zhuǎn)變的不一致而造成的內(nèi)應(yīng)力稱(chēng)組織應(yīng)力。對(duì)每一個(gè)淬火工件來(lái)講， 既有熱應(yīng)力，又有組織應(yīng)力，問(wèn)題在于這兩種應(yīng)力綜合的結(jié)果如何。當(dāng)這 兩種應(yīng)力的綜合結(jié)果超過(guò)了鋼材的屈服強(qiáng)度（3 s）時(shí)，則引起變形，

4、當(dāng)這 兩種內(nèi)應(yīng)力綜合的結(jié)果超過(guò)了鋼材的強(qiáng)度極限（3 b）時(shí)，則將引起鋼材發(fā) 生開(kāi)裂的危險(xiǎn)。2、變形的控制方法熱處理過(guò)程中控制變形的方法加熱控制法冷卻控制法對(duì)于厚薄不對(duì)稱(chēng)、孔洞不對(duì)稱(chēng)，存在直角、尖角、盲孔等，加熱前可 以局部綁扎或填堵孔洞，冷卻時(shí)可采用局部預(yù)冷或分先后次序冷卻的方法， 還可以通過(guò)控制冷卻溫度，調(diào)節(jié)殘余奧氏體量達(dá)到微變形的效果。淬火操作控制方法熱處理前控制變形的方法工件從毛坯制造開(kāi)始，經(jīng)多道工序后，存在復(fù)雜的加工應(yīng)力，如果將 較大的加工殘余應(yīng)力帶入熱處理的加熱過(guò)程，零件熱處理后產(chǎn)生的變形量， 很可能會(huì)超過(guò)預(yù)留給熱處理工序的加工余量。裝爐方式控制法細(xì)長(zhǎng)軸、條狀、薄板類(lèi)零件，宜垂直吊掛

5、在加熱爐中加熱（去應(yīng)力、 加熱過(guò)程、淬火過(guò)程、回火過(guò)程）不宜在箱式爐中平放或斜放，齒輪經(jīng)滲 碳或碳氮共滲后的淬火，必須使用專(zhuān)用淬火壓床或?qū)Ｓ脢A具，以防止產(chǎn)生 翹曲變形。3、生產(chǎn)中應(yīng)用控制變形方法的實(shí)例45#鋼墊板380*260*5（ mm淬火變形的控制產(chǎn)品圖紙見(jiàn)圖3-1，采用多種熱處理方式進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)， 具體工藝參數(shù) 見(jiàn)表3-1。圖 3-1 45# 鋼墊板 380*260*5（ mm表3-1 45#鋼墊板380*260*5（ mr）i熱處理工藝參數(shù)對(duì)比去應(yīng)力設(shè)備溫度時(shí)間預(yù)執(zhí)八、（一次）加熱設(shè) 備/溫度保溫時(shí)間淬火介質(zhì)停留時(shí)間淬火后硬度HRC變形,量回火溫度時(shí)間工藝標(biāo)準(zhǔn)無(wú)無(wú)45千瓦箱式電 阻爐9

6、20C10分鐘油33 37<無(wú)工藝標(biāo)準(zhǔn)無(wú)無(wú)45千瓦箱式10分鐘鹽水（靜止）58 61>3mm340 C60分鐘電阻爐790C自設(shè)標(biāo)準(zhǔn)井式低溫回火爐米用垂直吊 掛650C、30 分鐘緩冷300C以下、空冷600 C20分鐘中溫鹽浴爐840C3分鐘160C 硝鹽3分鐘取出后空冷48 50<垂直吊掛200 C60分鐘注：回火后用80100C的510淋酸鈉水溶液洗滌工件，時(shí)間為 30分鐘，然后在防銹槽浸入5分鐘后取出。工藝標(biāo)準(zhǔn)采用油淬，變形量能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但硬度不合格。工藝標(biāo)準(zhǔn)采用亞溫鹽水淬，硬度能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但成扭曲變形，回火 熱校直所用時(shí)間30分鐘，變形量為，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)、耗時(shí)、效率低

7、。采用自設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：變形量均小于，硬度均勻，正好在 HRC450之間， 共18塊墊板，交驗(yàn)100%合格，這種方法節(jié)約時(shí)間，提高效率，降低勞動(dòng)強(qiáng) 度，切實(shí)可行。65Mn樣板體淬火變形的控制圖3-2 65Mn樣板體產(chǎn)品圖紙見(jiàn)圖3-2，采用多種熱處理方式進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)， 具體工藝參數(shù) 見(jiàn)表3-2。表3-2 65Mn熱處理工藝參數(shù)對(duì)比去應(yīng)力設(shè) 備 溫度、時(shí)間預(yù)熱 （一次）加熱設(shè) 備溫度保溫時(shí) 間淬火介質(zhì) 停留時(shí)間淬火后硬度HRC變形量回火溫度 時(shí)間工藝標(biāo)準(zhǔn)無(wú)無(wú)45千瓦箱式10分鐘油58 62>無(wú)電阻爐840 C自設(shè)標(biāo) 準(zhǔn)井式低溫 回火爐垂 直吊掛650 C、30 分鐘緩冷300 C 以下、空冷600

8、C20分鐘中溫鹽 浴爐800 C5分鐘160 C硝鹽分級(jí)淬火 3分鐘取出空冷50 55<垂直吊掛200 C60分鐘采用表3-2工藝標(biāo)準(zhǔn)（一）淬火后工件變形，由于 65Mn材質(zhì)淬火后校型困難，變形問(wèn)題比較棘手。采用自設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：因65Mn淬透性比碳鋼高，脫碳傾向小，然而過(guò)熱敏感性較大，錳又使 Ac1、Ac3降低，所以加熱溫度， 保溫時(shí)間要注意，故中溫鹽溫度改為800C，保溫5分鐘，其余數(shù)據(jù)同表3-2。共20塊供外樣板體硬度、變形量均100%達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。T10樣板淬火變形的控制圖3-3樣板體產(chǎn)品圖紙見(jiàn)圖3-3，采用多種熱處理方式進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)， 具體工藝參數(shù)見(jiàn)表3-3。表3-3 T10樣板熱處理參數(shù)

9、對(duì)比去應(yīng)力設(shè)備、溫度、時(shí)間預(yù)熱加熱設(shè)備溫度保溫時(shí)間淬火介質(zhì)停留時(shí)間淬火后硬 度HRC變形量260 C回火60分鐘45千瓦160C改進(jìn)前無(wú)無(wú)箱式電阻15分鐘硝鹽64 666365爐 840 °C3分鐘井式回火600 C45千瓦180C實(shí)驗(yàn)爐垂直吊30分箱式電阻12分鐘硝鹽62 6562 64掛 650 C鐘爐 820 C3分鐘30分鐘緩冷300 C空冷實(shí)驗(yàn)井式低溫 回火爐米 用垂直吊掛 650 C30分鐘緩冷300 C空冷600 C30分鐘45千瓦箱式電阻爐 800 C爐內(nèi)先加平墊板10分鐘200 C硝鹽2分鐘60 62<=57 60采用實(shí)驗(yàn)（二）數(shù)據(jù)，生產(chǎn)共30種150塊供外件

10、（厚度相同）不同形狀、不同尺寸的 工件，一次交驗(yàn)145塊合格，合格率97%對(duì)于碳素鋼45#尺寸較大的薄板、65Mn T10A形狀復(fù)雜的樣板體，其厚度10毫米 以下，采用合理的分級(jí)淬火方法，均能達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)。4、生產(chǎn)中應(yīng)用校正變形方法的實(shí)例淬火狀態(tài)校直法尺寸：© 50*600（mm）,材質(zhì)：W18Cr4V 技術(shù)要求：（6365） HRC 變 形量w mm根據(jù)工件冷卻到Ms點(diǎn)左右尚存在大量奧氏體、塑性好，易于變形的特 點(diǎn)進(jìn)行校直，W18Cr4Vr的Ms點(diǎn)為220C，生產(chǎn)中采用300C左右（工件從 油中取出后冒白煙，但不著火為宜）必須手法熟練、動(dòng)作迅速，根據(jù)零件 大小適當(dāng)掌握加壓停留時(shí)間，

11、并注意適當(dāng)壓反過(guò)去（）mm以抵消回火后 變形的恢復(fù)，校直過(guò)程要在100C以上區(qū)域完成，校好后要吊掛，并及時(shí)回 火。木工機(jī)專(zhuān)用創(chuàng)刃尺寸：600*40*5（mm，材料：65Mn技術(shù)要求：（5060） HRC變形 量 mm65Mn的Ms點(diǎn)為270C，生產(chǎn)中采用油中冷卻至200C以上取出（冒煙） 鐵錘點(diǎn)擊校正，要注意控制終校溫度和手法的輕重，一般不低于60C，否則易造成斷裂，校直后320C加壓回火，利用回火過(guò)程中的塑性與應(yīng)力松馳 進(jìn)行校直，效果好。熱點(diǎn)校直法45#鋼A型扣箱錐、T10A長(zhǎng)剪刃、18CrMnTi花鍵軸，利用氧、乙炔火 焰等熱源小面積加熱零件彎曲處，同時(shí)加以一定壓力或通過(guò)熱脹冷縮作用 將工

12、件校直，其溫度不得超過(guò)900C根據(jù)材質(zhì)水冷或油冷，校直后必須低溫 回火一次，合金鋼熱點(diǎn)前最好預(yù)熱以防開(kāi)裂。回火余熱校直法采用300C以上溫度回火工件，利用回火出爐熱塑性加壓校直，校直后 工件繼續(xù)空冷。如圖4-1的上模鑲塊，材質(zhì)45#鋼，熱處理后硬度要求（3842） HRC圖4-1上模鑲塊表4-1上模鑲塊熱處理工藝參數(shù)對(duì)比淬火溫度保溫時(shí)間淬火介質(zhì)校正方 法回火溫度、時(shí)間工藝 標(biāo)準(zhǔn)(820 830) C6© 13堵孔4050分鐘（沒(méi)燒透）鹽水熱占校八、八、 直(360 400) C 90120分鐘自設(shè) 標(biāo)準(zhǔn)840 C60分鐘預(yù)冷在6© 13孔周 圍采用溫水降溫以達(dá) 到整體冷速均勻防止 開(kāi)裂的目的回火后 帶溫油 壓機(jī)380 C120分鐘采用自設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：校直前變形量 ，硬度（5456） HRC校直后，變形量w mm硬度（3941） HRC校直方法還有很多，應(yīng)結(jié)合具體工件，采用合理方法，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。 結(jié)論： 本文通過(guò)對(duì)在熱處理工藝流程中各種對(duì)熱處理產(chǎn)品產(chǎn)生變形的因素的 分析，針對(duì)各因素特點(diǎn)，通過(guò)特定熱處理手段及熱處理前后的準(zhǔn)備工作， 控制熱處理產(chǎn)品的變形量。控制方法如下：1、熱處理控制方法：包括控制加熱方式、控制冷卻方法、控制熱