第6講熱處理工藝常見(jiàn)缺陷及防止措施

熱處理及工程材料淬火缺陷的防止方法

熱處理生產(chǎn)中，由于熱處理工藝處理不當(dāng)，常會(huì)給工件帶來(lái)缺陷，如氧化，脫碳，過(guò)熱，過(guò)燒，硬度不足，變形與開(kāi)裂等。

（一）氧化與脫碳

1、氧化是因?yàn)殇撛谟醒趸詺怏w中加熱時(shí)，會(huì)發(fā)生化學(xué)作用而在表面形成一層氧化皮，在高溫下，甚至晶界也會(huì)發(fā)生氧化。

2、鋼在某些介質(zhì)中加熱時(shí)，這些介質(zhì)會(huì)使鋼表面的含碳量下降，我們稱(chēng)這現(xiàn)象為“脫碳”。

減少或防止鋼在淬火中氧化與脫碳的方法有：1）采用脫氧良好的鹽浴爐加熱；2）在可控保護(hù)氣氛爐中加熱；3）在真空爐中加熱；4）預(yù)留足夠的加工余量。（二）變形和開(kāi)裂

淬火中變形與開(kāi)裂主要是淬火時(shí)形成內(nèi)應(yīng)力所引起的。內(nèi)應(yīng)力包括熱應(yīng)力與組織應(yīng)力兩種。熱應(yīng)力引起工件變形特點(diǎn)是：使平面變?yōu)橥姑?，直角變鈍角，長(zhǎng)的方向變短，短的方向增長(zhǎng)，一句話(huà)，使工件趨于球形。組織應(yīng)力引起工件變形的特點(diǎn)卻與此相反：使平面變?yōu)榘济?，直角變?yōu)殇J角，長(zhǎng)的方向變長(zhǎng)；短的方向縮短，一句話(huà)，使尖角趨向于突出。工件的變形與開(kāi)裂是熱應(yīng)力與組織應(yīng)力綜合的結(jié)果，但熱應(yīng)力與組織應(yīng)力方向恰好相反，如果熱處理適當(dāng)，它們可部分相互抵消，可使殘余應(yīng)力減小，但是當(dāng)殘余應(yīng)力超過(guò)鋼的屈服強(qiáng)度時(shí)，工件就發(fā)生變形，殘余應(yīng)力超過(guò)鋼的抗拉強(qiáng)度時(shí)，工件就產(chǎn)生開(kāi)裂。

為減小變形或開(kāi)裂，除了正確選擇鋼材和合理設(shè)計(jì)工件的結(jié)構(gòu)外，在工藝上可采取下列措施：

1、采用合理的鍛造與預(yù)先熱處理；

2、采用合理的熱處理工藝；

采用正確的操作方法；

對(duì)于淬火易開(kāi)裂的部分，如鍵槽，孔眼等用石棉堵塞。（三）過(guò)熱和過(guò)燒

1、一般過(guò)熱：加熱溫度過(guò)高或在高溫下保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起奧氏體晶粒粗化稱(chēng)為過(guò)熱。粗大的奧氏體晶粒會(huì)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(shí)的變形開(kāi)裂傾向。而導(dǎo)致過(guò)熱的原因是爐溫儀表失控或混料（常為不懂工藝發(fā)生的）。過(guò)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體化使晶粒細(xì)化。

2、斷口遺傳：有過(guò)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(shí)仍出現(xiàn)粗大顆粒狀斷口。產(chǎn)生斷口遺傳的理論爭(zhēng)議較多，一般認(rèn)為曾因加熱溫度過(guò)高而使MnS之類(lèi)的雜物溶入奧氏體并富集于晶界面，而冷卻時(shí)這些夾雜物又會(huì)沿晶界面析出，受沖擊時(shí)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(shí)，以慢速加熱到常規(guī)的淬火溫度，甚至再低一些，其奧氏體晶粒仍然是粗大的，這種現(xiàn)象稱(chēng)為組織遺傳性。要消除粗大組織的遺傳性，可采用中間退火或多次高溫回火處理。

4、過(guò)燒：加熱溫度過(guò)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(chēng)為過(guò)燒。鋼過(guò)燒后性能?chē)?yán)重惡化，淬火時(shí)形成龜裂。過(guò)燒組織無(wú)法恢復(fù)，只能報(bào)廢。因此在生產(chǎn)中要避免過(guò)燒的發(fā)生。主要預(yù)防措施：

1）定期檢查爐溫儀表使其保持良好工作狀態(tài)；

2）加強(qiáng)質(zhì)量檢查，防止組織遺傳；

3）嚴(yán)格工藝規(guī)程，保證工藝質(zhì)量。（四）硬度不足與軟點(diǎn)

鋼件經(jīng)淬火后，其整體硬度達(dá)不