45鋼的正火工藝過程

1、將鋼加熱到一定的溫度 , 經(jīng)一段時間的保溫 , 然后以某種速度冷卻下來 , 通過這樣的工藝過程能使鋼的性能發(fā)生改變。1、碳鋼的普通熱處理工藝方法1) 鋼的退火鋼的退火通常就是把鋼加熱到臨界溫度 Ac1或 Ac3 線以上 , 保溫一段時間 , 然后緩慢地隨爐冷卻。此時 , 奧氏體在高溫區(qū)發(fā)生分解 , 從而得到比較接近平衡狀態(tài)的組織。一般中碳鋼 ( 如 40、45 鋼) 經(jīng)退火后消除了殘余應(yīng)力 , 組織穩(wěn)定 , 硬度較低(HB180 220) 有利于下一步進(jìn)行切削加工。2) 鋼的正火鋼的正火通常就是把鋼加熱到臨界溫度 Ac3 或 Accm線以上 , 保溫一段時間 , 然后進(jìn)行空冷。由于冷卻速度稍快

2、 , 與退火組織相比 , 組織中的珠光體量相對較多 , 且片層較細(xì)密 , 故性能有所改善 , 細(xì)化了晶粒 , 改善了組織 , 消除了殘余應(yīng)力。對低碳鋼來說 , 正火后提高硬度可改善切削加工性 , 提高零件表面光潔度 ; 對于高碳鋼 , 則正火可消除網(wǎng)狀滲碳體 , 為下一步球化退火及淬火作好組織準(zhǔn)備。3) 鋼的淬火鋼的淬火通常就是把鋼加熱到臨界溫度 Ac1或 Ac3 線以上 , 保溫一段時間 , 然后放入各種不同的冷卻介質(zhì)中快速冷卻 (V 冷 V 臨 ), 以獲得具有高硬度、高耐磨性的馬氏體組織。4) 鋼的回火鋼的回火通常就是把淬火鋼重新加熱至 Ac1 線以下的一定溫度 , 經(jīng)過適當(dāng)時間的保溫后

3、 , 冷卻到室溫的一種熱處理工藝。由于鋼經(jīng)淬火后得到的馬氏體組織硬而脆 , 并且工件內(nèi)部存在很大的內(nèi)應(yīng)力 , 如果直接進(jìn)行磨削加工則往往會出現(xiàn)龜裂 ,一些精密的零件在使用過程中將會引起尺寸變化從而失去精度 , 甚至開裂。因此 , 淬火鋼必須進(jìn)行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得各種不同的性能。2、碳鋼普通熱處理工藝1) 加熱溫度碳鋼普通熱處理的加熱溫度 , 原則上按加熱到臨界溫度 Ac1 或 Ac3 線以上 3050選定。但生產(chǎn)中 , 應(yīng)根據(jù)工件實際情況作適當(dāng)調(diào)整。熱處理加熱溫度不能過高 , 否則會使工件的晶粒粗大、氧化、脫碳、變形、開裂等傾向增加。但加熱溫度過低 , 也達(dá)不到要求。表 2-

4、1 碳鋼普通熱處理的加熱溫度方法加熱溫度()應(yīng)用范圍退 火 Ac3+(2060) 亞共析鋼完全退火Ac1+(2040) 過共析鋼球化退火正 火 Ac3+(50100)亞共析鋼Accm+(3050) 過共析鋼淬 火 Ac3+(3070)亞共析鋼Ac1+(3070) 過共析鋼回火 低溫回火 150250 刃具、模具、量具、高硬度零件中溫回火 350500 彈簧、中等硬度零件高溫回火 500650 齒輪、軸、連桿等綜合機(jī)械性能零件表 2-2 常用碳鋼的臨界點鋼號臨界點() Ac1 Ac3 Accm20 鋼 735 85545 鋼 724 780T8 鋼 730 T12 鋼 730 8202) 加熱時

5、間熱處理的加熱時間 ( 包括升溫與保溫時間 ) 與鋼的成分、原始組織、工件的尺寸與形狀、使用的加熱設(shè)備與裝爐方式及熱處理方法等許多因素有關(guān)。因此 , 要確切計算加熱時間就是比較復(fù)雜的。 在實驗室中 , 熱處理加熱時間 ( 包括加熱、保溫時間 ) 通常按工件有效厚度 , 用下列經(jīng)驗公式計算加熱時間 :T =D式中 :T 加熱時間 (min);加熱系數(shù) (min/mm);D工件有效厚度 (mm)。當(dāng)碳鋼工件 D50 mm,在 800960箱式電阻爐中加熱時 , =11、 2(min/mm)?；鼗鸬谋貢r間要保證工件熱透并使組織充分轉(zhuǎn)變。實驗時組織轉(zhuǎn)變時間可取0、5h。3) 冷卻方法(1) 退火冷卻

6、方式 : 鋼退火時 , 一般采用隨爐冷卻到 600550以下再出爐空冷。(2) 正火冷卻方式 : 鋼正火時 , 一般采用在空氣中冷卻。(3) 淬火冷卻方式 : 鋼淬火時 , 鋼在過冷奧氏體最不穩(wěn)定的范圍內(nèi) (650 550) 的冷卻速度應(yīng)大于臨界冷卻速度 , 從而保證工件不轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織 ; 而在 Ms點附近的冷卻速度應(yīng)盡可能低 , 從而降低淬火內(nèi)應(yīng)力 , 減少工件變形與開裂。因此 , 淬火時 , 除了要選用合適的淬火冷卻介質(zhì)外 , 還應(yīng)改進(jìn)淬火方法。 對形狀簡單的工件 , 常采用簡易的單液淬火法 , 如碳鋼用水或鹽水液作冷卻介質(zhì) , 合金鋼常用油作冷卻介質(zhì)。(4) 回火冷卻方式 : 碳鋼

7、回火時 , 一般采用在空氣中冷卻。一 . 退火的種類1. 完全退火與等溫退火完全退火又稱重結(jié)晶退火 , 一般簡稱為退火 , 這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼與合金鋼的鑄 , 鍛件及熱軋型材 , 有時也用于焊接結(jié)構(gòu)。 一般常作為一些不重工件的最終熱處理 , 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

8、的殘余應(yīng)力。如果這些應(yīng)力不予消除 , 將會引起鋼件在一定時間以后 , 或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋。二 . 淬火時 , 最常用的冷卻介質(zhì)就是鹽水 , 水與油。鹽水淬火的工件 , 容易得到高的硬度與光潔的表面 , 不容易產(chǎn)生淬不硬的軟點 , 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)力與脆性 , 如不及時回火往往會使鋼件發(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

9、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。加熱缺陷及控制一、過熱現(xiàn)象我們知道熱處理過程中加熱過熱最易導(dǎo)致奧氏體晶粒的粗大 , 使零件的機(jī)械性能下降。1、一般過熱 : 加熱溫度過高或在高溫下保溫時間過長 , 引起奧氏體晶粒粗化稱為過熱。粗大的奧氏體晶粒會導(dǎo)致鋼的強(qiáng)韌性降低 , 脆性轉(zhuǎn)變溫度升高 , 增加淬火時的變形開裂傾向。而導(dǎo)致過熱的原因就是爐溫儀表失控或混料 ( 常為不懂工藝發(fā)

10、生的 ) 。過熱組織可經(jīng)退火、 正火或多次高溫回火后 , 在正常情況下重新奧氏化使晶粒細(xì)化。2、斷口遺傳 : 有過熱組織的鋼材 , 重新加熱淬火后 , 雖能使奧氏體晶粒細(xì)化 ,但有時仍出現(xiàn)粗大顆粒狀斷口。產(chǎn)生斷口遺傳的理論爭議較多 , 一般認(rèn)為曾因加熱溫度過高而使 MnS之類的雜物溶入奧氏體并富集于晶界面 , 而冷卻時這些夾雜物又會沿晶界面析出 , 受沖擊時易沿粗大奧氏體晶界斷裂。3、粗大組織的遺傳 : 有粗大馬氏體、 貝氏體、魏氏體組織的鋼件重新奧氏化時 , 以慢速加熱到常規(guī)的淬火溫度 , 甚至再低一些 , 其奧氏體晶粒仍然就是粗大的 , 這種現(xiàn)象稱為組織遺傳性。要消除粗大組織的遺傳性 ,

11、可采用中間退火或多次高溫回火處理。二、過燒現(xiàn)象加熱溫度過高 , 不僅引起奧氏體晶粒粗大 , 而且晶界局部出現(xiàn)氧化或熔化 , 導(dǎo)致晶界弱化 , 稱為過燒。鋼過燒后性能嚴(yán)重惡化 , 淬火時形成龜裂。 過燒組織無法恢復(fù) , 只能報廢。因此在工作中要避免過燒的發(fā)生。三、脫碳與氧化鋼在加熱時 , 表層的碳與介質(zhì) ( 或氣氛 ) 中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發(fā)生反應(yīng) , 降低了表層碳濃度稱為脫碳 , 脫碳鋼淬火后表面硬度、 疲勞強(qiáng)度及耐磨性降低 , 而且表面形成殘余拉應(yīng)力易形成表面網(wǎng)狀裂紋。加熱時 , 鋼表層的鐵及合金與元素與介質(zhì) ( 或氣氛 ) 中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)生成氧化物膜的現(xiàn)象稱為

12、氧化。 高溫 ( 一般 570 度以上 ) 工件氧化后尺寸精度與表面光亮度惡化 , 具有氧化膜的淬透性差的鋼件易出現(xiàn)淬火軟點。為了防止氧化與減少脫碳的措施有: 工件表面涂料 , 用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、 采用保護(hù)氣氛加熱 ( 如凈化后的惰性氣體、 控制爐內(nèi)碳勢 ) 、火焰燃燒爐 ( 使?fàn)t氣呈還原性 )四、氫脆現(xiàn)象高強(qiáng)度鋼在富氫氣氛中加熱時出現(xiàn)塑性與韌性降低的現(xiàn)象稱為氫脆。 出現(xiàn)氫脆的工件通過除氫處理 ( 如回火、時效等 ) 也能消除氫脆 , 采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。幾種常見熱處理概念1. 正火 : 將鋼材或鋼件加熱到臨界點 AC3或 ACM以上的適當(dāng)溫度保持

13、一定時間后在空氣中冷卻 , 得到珠光體類組織的熱處理工藝。2. 退火 annealing: 將亞共析鋼工件加熱至 AC3以上 2040 度, 保溫一段時間后 , 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 , 以得到過飽與固溶體的熱處理工藝4. 時效 : 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 , 其性能隨時間而變化的現(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

14、, 以便繼續(xù)加工成型6. 時效處理 : 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8. 回火 : 將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點 AC1以下的適當(dāng)溫度保持一定時間 , 隨后用符合要求的方法冷卻 , 以獲得所需要的組織與性能的熱處理工藝9. 鋼的碳氮共滲 : 碳氮共滲就是向鋼的表層同時滲入碳與氮的過程。 習(xí)慣上碳氮共滲又稱為氰化 , 目前以中溫氣體碳氮共滲與低溫氣體碳氮共滲 ( 即氣體軟氮化 ) 應(yīng)用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要

15、目的就是提高鋼的硬度 , 耐磨性與疲勞強(qiáng)度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主 , 其主要目的就是提高鋼的耐磨性與抗咬合性。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 , 特別就是那些在交變負(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為優(yōu)。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩(wěn)定性與工件截面尺寸有關(guān) , 一般在 HB200350 之間。11. 釬焊 : 用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝回火的種類及應(yīng)用根據(jù)工件性

16、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 (150250 度)低溫回火所得組織為回火馬氏體。 其目的就是在保持淬火鋼的高硬度與高耐磨性的前提下 , 降低其淬火內(nèi)應(yīng)力與脆性 , 以免使用時崩裂或過早損壞。 它主要用于各種高碳的切削刃具 , 量具 , 冷沖模具 , 滾動軸承以及滲碳件等 , 回火后硬度一般為 HRC5864。( 二) 中溫回火 (350500 度)中溫回火所得組織為回火屈氏體。其目的就是獲得高的屈服強(qiáng)度 , 彈性極限與較高的韌性。因此 , 它主要用于各種彈簧與熱作模具的處理 , 回火后硬度一般為HRC3550。( 三) 高溫回火 (50065

17、0 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 , 其目的就是獲得強(qiáng)度 , 硬度與塑性 , 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。回火后硬度一般為 HB200 330。鈹青銅的熱處理鈹青銅就是一種用途極廣的沉淀硬化型合金。經(jīng)固溶及時效處理后, 強(qiáng)度可達(dá) 1250-1500MPa(1250-1500 公斤 ) 。其熱處理特點就是 : 固溶處理后具有良好的塑性 , 可進(jìn)行冷加工變形。但再進(jìn)行時效處理后 , 卻具有極好的彈性極限 , 同時硬度、強(qiáng)度也得到提高。(1) 鈹青

18、銅的固溶處理一般固溶處理的加熱溫度在 780- 820之間 , 對用作彈性元件的材料 , 采用 760- 780, 主要就是防止晶粒粗大影響強(qiáng)度。 固溶處理爐溫均勻度應(yīng)嚴(yán)格控制在±5。保溫時間一般可按 1 小時 /25mm計算 , 鈹青銅在空氣或氧化性氣氛中進(jìn)行固溶加熱處理時 , 表面會形成氧化膜。雖然對時效強(qiáng)化后的力學(xué)性能影響不大 , 但會影響其冷加工時工模具的使用壽命。 為避免氧化應(yīng)在真空爐或氨分解、 惰性氣體、還原性氣氛 ( 如氫氣、一氧化碳等 ) 中加熱 , 從而獲得光亮的熱處理效果。此外 , 還要注意盡量縮短轉(zhuǎn)移時間 ( 此淬水時 ), 否則會影響時效后的機(jī)械性能。 薄形材

19、料不得超過 3 秒, 一般零件不超過 5 秒。淬火介質(zhì)一般采用水 ( 無加熱的要求 ), 當(dāng)然形狀復(fù)雜的零件為了避免變形也可采用油。(2) 鈹青銅的時效處理鈹青銅的時效溫度與 Be 的含量有關(guān) , 含 Be 小于 2、1%的合金均宜進(jìn)行時效處理。對于 Be 大于 1、7%的合金 , 最佳時效溫度為 300- 330, 保溫時間 1-3 小時 ( 根據(jù)零件形狀及厚度 ) 。Be 低于 0、5%的高導(dǎo)電性電極合金 , 由于溶點升高 , 最佳時效溫度為 450- 480, 保溫時間 1-3 小時。近年來還發(fā)展出了雙級與多級時效 , 即先在高溫短時時效 , 而后在低溫下長時間保溫時效 , 這樣做的優(yōu)點

20、就是性能提高但變形量減小。為了提高鈹青銅時效后的尺寸精度 , 可采用夾具夾持進(jìn)行時效 , 有時還可采用兩段分開時效處理。(3) 鈹青銅的去應(yīng)力處理鈹青銅去應(yīng)力退火溫度為 150- 200, 保溫時間 1-1 、5 小時 , 可用于消除因金屬切削加工、校直處理、冷成形等產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 , 穩(wěn)定零件在長期使用時的形狀及尺寸精度。熱處理應(yīng)力及其影響熱處理殘余力就是指工件經(jīng)熱處理后最終殘存下來的應(yīng)力, 對工件的形狀 ,&127; 尺寸與性能都有極為重要的影響。當(dāng)它超過材料的屈服強(qiáng)度時,&127;便引起工件的變形 , 超過材料的強(qiáng)度極限時就會使工件開裂, 這就是它有害的一面 , 應(yīng)當(dāng)減少

21、與消除。但在一定條件下控制應(yīng)力使之合理分布 , 就可以提高零件的機(jī)械性能與使用壽命 , 變有害為有利。分析鋼在熱處理過程中應(yīng)力的分布與變化規(guī)律 , 使之合理分布對提高產(chǎn)品質(zhì)量有著深遠(yuǎn)的實際意義。例如關(guān)于表層殘余壓應(yīng)力的合理分布對零件使用壽命的影響問題已經(jīng)引起了人們的廣泛重視。一、鋼的熱處理應(yīng)力工件在加熱與冷卻過程中 , 由于表層與心部的冷卻速度與時間的不一致 , 形成溫差 , 就會導(dǎo)致體積膨脹與收縮不均而產(chǎn)生應(yīng)力 , 即熱應(yīng)力。在熱應(yīng)力的作用下 , 由于表層開始溫度低于心部 , 收縮也大于心部而使心部受拉 , 當(dāng)冷卻結(jié)束時 , 由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進(jìn)行而使表層受壓心部受拉。 即在熱

22、應(yīng)力的作用下最終使工件表層受壓而心部受拉。這種現(xiàn)象受到冷卻速度 , 材料成分與熱處理工藝等因素的影響。 當(dāng)冷卻速度愈快 , 含碳量與合金成分愈高 , 冷卻過程中在熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生的不均勻塑性變形愈大 , 最后形成的殘余應(yīng)力就愈大。另一方面鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時 , 因比容的增大會伴隨工件體積的膨脹 ,&127; 工件各部位先后相變 , 造成體積長大不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力。組織應(yīng)力變化的最終結(jié)果就是表層受拉應(yīng)力 , 心部受壓應(yīng)力 , 恰好與熱應(yīng)力相反。組織應(yīng)力的大小與工件在馬氏體相變區(qū)的冷卻速度 , 形狀 , 材料的化學(xué)成分等因素有關(guān)。實踐證明 , 任何工件在

23、熱處理過程中 ,&127; 只要有相變 , 熱應(yīng)力與組織應(yīng)力都會發(fā)生。&127; 只不過熱應(yīng)力在組織轉(zhuǎn)變以前就已經(jīng)產(chǎn)生了 , 而組織應(yīng)力則就是在組織轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的 , 在整個冷卻過程中 , 熱應(yīng)力與組織應(yīng)力綜合作用的結(jié)果 ,&127; 就就是工件中實際存在的應(yīng)力。 這兩種應(yīng)力綜合作用的結(jié)果就是十分復(fù)雜的 , 受著許多因素的影響 , 如成分、形狀、熱處理工藝等。 就其發(fā)展過程來說只有兩種類型 , 即熱應(yīng)力與組織應(yīng)力 , 作用方向相反時二者抵消 , 作用方向相同時二者相互迭加。不管就是相互抵消還就是相互迭加 , 兩個應(yīng)力應(yīng)有一個占主導(dǎo)因素 , 熱應(yīng)力占主導(dǎo)地位時的作用結(jié)果

24、就是工件心部受拉 , 表面受壓。&127;組織應(yīng)力占主導(dǎo)地位時的作用結(jié)果就是工件心部受壓表面受拉。二、熱處理應(yīng)力對淬火裂紋的影響存在于淬火件不同部位上能引起應(yīng)力集中的因素 ( 包括冶金缺陷在內(nèi) ), 對淬火裂紋的產(chǎn)生都有促進(jìn)作用 , 但只有在拉應(yīng)力場內(nèi) (&127; 尤其就是在最大拉應(yīng)力下 ) 才會表現(xiàn)出來 ,&127; 若在壓應(yīng)力場內(nèi)并無促裂作用。淬火冷卻速度就是一個能影響淬火質(zhì)量并決定殘余應(yīng)力的重要因素, 也就是一個能對淬火裂紋賦于重要乃至決定性影響的因素。為了達(dá)到淬火的目的 , 通常必須加速零件在高溫段內(nèi)的冷卻速度 , 并使之超過鋼的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體

25、組織。就殘余應(yīng)力而論 , 這樣做由于能增加抵消組織應(yīng)力作用的熱應(yīng)力值 , 故能減少工件表面上的拉應(yīng)力而達(dá)到抑制縱裂的目的。其效果將隨高溫冷卻速度的加快而增大。而且 , 在能淬透的情況下 , 截面尺寸越大的工件 , 雖然實際冷卻速度更緩 , 開裂的危險性卻反而愈大。這一切都就是由于這類鋼的熱應(yīng)力隨尺寸的增大實際冷卻速度減慢 , 熱應(yīng)力減小 ,&127; 組織應(yīng)力隨尺寸的增大而增加 , 最后形成以組織應(yīng)力為主的拉應(yīng)力作用在工件表面的作用特點造成的。 并與冷卻愈慢應(yīng)力愈小的傳統(tǒng)觀念大相徑庭。對這類鋼件而言 , 在正常條件下淬火的高淬透性鋼件中只能形成縱裂。 避免淬裂的可靠原則就是設(shè)法盡量減小

26、截面內(nèi)外馬氏體轉(zhuǎn)變的不等時性。僅僅實行馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)的緩冷卻不足以預(yù)防縱裂的形成。一般情況下只能產(chǎn)生在非淬透性件中的弧裂 , 雖以整體快速冷卻為必要的形成條件 , 可就是它的真正形成原因 , 卻不在快速冷卻 ( 包括馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi) ) 本身 , 而就是淬火件局部位置 ( 由幾何結(jié)構(gòu)決定 ), 在高溫臨界溫度區(qū)內(nèi)的冷卻速度顯著減緩 , 因而沒有淬硬所致 &127;。產(chǎn)生在大型非淬透性件中的橫斷與縱劈 , 就是由以熱應(yīng)力為主要成份的殘余拉應(yīng)力作用在淬火件中心 &127;, 而在淬火件末淬硬的截面中心處 , 首先形成裂紋并由內(nèi)往外擴(kuò)展而造成的。 為了避免這類裂紋產(chǎn)生 , 往往使用水

27、- 油雙液淬火工藝。在此工藝中實施高溫段內(nèi)的快速冷卻 , 目的僅僅在于確保外層金屬得到馬氏體組織 ,&127; 而從內(nèi)應(yīng)力的角度來瞧 , 這時快冷有害無益。其次 , 冷卻后期緩冷的目的 , 主要不就是為了降低馬氏體相變的膨脹速度與組織應(yīng)力值 , 而在于盡量減小截面溫差與截面中心部位金屬的收縮速度 , 從而達(dá)到減小應(yīng)力值與最終抑制淬裂的目的。三、殘余壓應(yīng)力對工件的影響滲碳表面強(qiáng)化作為提高工件的疲勞強(qiáng)度的方法應(yīng)用得很廣泛的原因。 一方面就是由于它能有效的增加工件表面的強(qiáng)度與硬度 , 提高工件的耐磨性 , 另一方面就是滲碳能有效的改善工件的應(yīng)力分布 , 在工件表面層獲得較大的殘余壓應(yīng)力 ,&

28、amp;127; 提高工件的疲勞強(qiáng)度。 如果在滲碳后再進(jìn)行等溫淬火將會增加表層殘余壓應(yīng)力 , 使疲勞強(qiáng)度得到進(jìn)一步的提高。 有人對 35SiMn2MoV鋼滲碳后進(jìn)行等溫淬火與滲碳后淬火低溫回火的殘余應(yīng)力進(jìn)行過測試其結(jié)果如表 1熱處理工藝殘余應(yīng)力值 (kg/mm2)滲碳后 880-900 度鹽浴加熱 ,260 度等溫 40 分鐘-65滲碳后 880-900 度鹽浴加熱淬火 ,260 度等溫 90 分鐘-18滲碳后 880-900 度鹽浴加熱 ,260 度等溫 40 分鐘 ,260 度回火 90 分鐘-38表 1、 35SiMn2MoV鋼滲碳等溫淬火與滲碳低溫回火后的殘余應(yīng)力值從表 1 的測試結(jié)果

29、可以瞧出等溫淬火比通常的淬火低溫回火工藝具有更高的表面殘余壓應(yīng)力。 等溫淬火后即使進(jìn)行低溫回火 , 其表面殘余壓應(yīng)力 , 也比淬火后低溫回火高。因此可以得出這樣一個結(jié)論 , 即滲碳后等溫淬火比通常的滲碳淬火低溫回火獲得的表面殘余壓應(yīng)力更高 , 從表面層殘余壓應(yīng)力對疲勞抗力的有利影響的觀點來瞧 , 滲碳等溫淬火工藝就是提高滲碳件疲勞強(qiáng)度的有效方法。滲碳淬火工藝為什么能獲得表層殘余壓應(yīng)力?滲碳等溫淬火為什么能獲得更大的表層殘余壓應(yīng)力 ?其主要原因有兩個 : 一個原因就是表層高碳馬氏體比容比心部低碳馬氏體的比容大 , 淬火后表層體積膨脹大 , 而心部低碳馬氏體體積膨脹小, 制約了表層的自由膨脹 ,&

30、amp;127; 造成表層受壓心部受拉的應(yīng)力狀態(tài)。而另一個更重要的原因就是高碳過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始轉(zhuǎn)變溫度(Ms), 比心部含碳量低的過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度(Ms) 低。這就就是說在淬火過程中往往就是心部首先產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變引起心部體積膨脹, 并獲得強(qiáng)化 , 而表面還末冷卻到其對應(yīng)的馬氏體開始轉(zhuǎn)變點 (Ms), 故仍處于過冷奧氏體狀態(tài),&127; 具有良好的塑性 ,不會對心部馬氏體轉(zhuǎn)變的體積膨脹起嚴(yán)重的壓制作用。隨著淬火冷卻溫度的不斷下降使表層溫度降到該處的 (Ms) 點以下 , 表層產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變 , 引起表層體積的膨脹。但心部此時早已轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而強(qiáng)化 , 所以心部

31、對表層的體積膨脹將會起很大的壓制作用 , 使表層獲得殘余壓應(yīng)力。 &127;而在滲碳后進(jìn)行等溫淬火時 , 當(dāng)?shù)葴販囟仍跐B碳層的馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度 (Ms) 以上 , 心部的馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度 (&127;Ms) 點以下的適當(dāng)溫度等溫淬火 , 比連續(xù)冷卻淬火更能保證這種轉(zhuǎn)變的先后順序的特點 (&127; 即保證表層馬氏體轉(zhuǎn)變僅僅產(chǎn)生于等溫后的冷卻過程中 ) 。 &127; 當(dāng)然滲碳后等溫淬火的等溫溫度與等溫時間對表層殘余應(yīng)力的大小有很大的影響。有人對 35SiMn2MoV鋼試樣滲碳后在 260與 320等溫 40&127;分鐘后的表面殘余應(yīng)力進(jìn)行過測試 , 其結(jié)果如表 2。 由表 2 可知在 260行動等溫比在320等溫的表面殘余應(yīng)力要高出一倍多表 2。 35SiMn2MoV鋼不同等溫溫度的表面殘余應(yīng)力可見表面殘余應(yīng)力狀態(tài)對滲碳等溫淬火的等溫溫度就是很敏感的。 不僅等溫溫度對表面殘余壓應(yīng)力狀態(tài)有影響 , 而且等溫時間也有一定的影響。有人對35SiMn2V鋼在 310等溫 2 分鐘 ,10 分鐘 ,90 分鐘的殘余應(yīng)力進(jìn)行過測試。 2 分鐘后殘余壓應(yīng)力為 -20kg/m