淺析零件的淬火缺陷

淺析零件的淬火缺陷

鋼的一般熱處理工藝包括火、硬火、火、火和化學(xué)熱。其中，火將過冷的殖民體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體，并將馬氏體或貝氏體的織物結(jié)合起來，以制備不同溫度的回流。淬火可以大幅度提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。鑒于生產(chǎn)中絕大多數(shù)零件和工具都必須經(jīng)過淬火，淬火工藝在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用，理論教學(xué)中使學(xué)生清楚掌握淬火的工藝要求、淬火可能產(chǎn)生的缺陷、原因及解決方法就顯得尤為重要。學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)過程中往往遇到許多非人為性的零件損壞或零件技術(shù)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，有些情況就是熱處理工藝時發(fā)生了淬火缺陷。比如一直以來，許多學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)中對扁鏨進(jìn)行淬火后進(jìn)行鏨削時出現(xiàn)“崩刃”或“卷刃”現(xiàn)象，理論教學(xué)中常有學(xué)生問起此類問題，不知道是何種原因?qū)е逻@一現(xiàn)象的產(chǎn)生。而教學(xué)課本中并為涉及全面的知識內(nèi)容，任課教師也未對這一問題進(jìn)行深入的講解。其實，“崩刃”或“卷刃”的出現(xiàn)正是淬火缺陷所引起的。一、一般錯誤1、尺寸偏差的影響變形是指零件在熱處理時引起的形狀和尺寸的偏差，嚴(yán)重時造成零件開裂。變形與開裂是不可避免的現(xiàn)象，當(dāng)超過規(guī)定的公差或產(chǎn)生無法矯正時便成為廢品。2、脫碳和碳質(zhì)所謂氧化是指鐵的氧化，即是在工件表面形成一層松脆的氧化鐵皮；而脫碳是指鋼在某些介質(zhì)中加熱時，會使鋼表層的含碳量降低。其結(jié)果不僅會造成金屬的損耗，還會使零件表面淬硬性降低，達(dá)不到技術(shù)要求，或者在零件表面形成網(wǎng)狀裂紋，嚴(yán)重降低零件的外觀質(zhì)量。3、晶粒粗化機(jī)理鋼件淬火加熱時，由于加熱溫度過高或高溫停留時間過長，會造成奧氏體晶粒顯著粗化；當(dāng)加熱溫度達(dá)到固相線附近時，會使晶界氧化并開始部分熔化而發(fā)生過燒。過熱與過燒將導(dǎo)致淬火裂紋形成或嚴(yán)重降低淬火件的沖擊韌度，極易發(fā)生沿晶斷裂。4、影響工件疲勞強(qiáng)度和耐磨性的因素硬度不足是指工件淬火后低于所要求的硬度，將影響工件的疲勞強(qiáng)度和耐磨性。軟點是指工件內(nèi)許多小區(qū)域的硬度不足。軟點和硬度不足的主要區(qū)別是在零件表面上硬度有明顯的忽高忽低現(xiàn)象。二、退火工藝原因任何一種熱處理工藝都是由加熱、保溫和冷卻3個階段組成的。淬火的整個過程中都可能因操作不當(dāng)、工藝不合理而出現(xiàn)淬火缺陷?？偨Y(jié)來說，淬火缺陷往往主要出現(xiàn)在加熱和冷卻兩個階段。1、馬氏體晶粒的測定加熱溫度高于工藝要求溫度時，易產(chǎn)生奧氏體晶粒顯著粗化，馬氏體晶粒粗化，組織應(yīng)力過大，導(dǎo)致過熱，從而增加變形與開裂傾向。由于組織粗化，殘余奧氏體量增多，亦可產(chǎn)生硬度不足。2、如果加熱溫度太低，則加熱溫度太低加熱溫度低于工藝要求溫度時，組織轉(zhuǎn)變不充分，或達(dá)不到相變，將造成硬度不足。3、如果加熱或冷卻速度過快由于加熱或冷卻速度過快，零件的內(nèi)外層溫差過大，熱脹冷縮效應(yīng)明顯，導(dǎo)致零件內(nèi)應(yīng)力過大，使變形和開裂傾向增大。4、冷卻速度過慢冷卻速度過慢可能得到非馬氏體組織，從而造成硬度不足。5、應(yīng)正確選擇冷卻介質(zhì)自來水、普通機(jī)油、鹽水、堿水是常用的冷卻介質(zhì)，若冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng)必然導(dǎo)致冷卻速度過快或過慢，導(dǎo)致淬火缺陷產(chǎn)生。6、加熱溫度與冷卻速度“卷刀”問題的發(fā)生淬火工藝是一個連續(xù)且復(fù)雜的工藝體系，某一個環(huán)節(jié)的時間、溫度、爐內(nèi)環(huán)境、人為操作等一項出現(xiàn)差錯就可能導(dǎo)致淬火缺陷。前文所提到的學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)中所遇到的扁鏨“崩刃”現(xiàn)象，就有可能是由于加熱溫度過高，組織應(yīng)力過大導(dǎo)致開裂；也有可能是由于冷卻速度過快造成內(nèi)應(yīng)力過大。而“卷刃”現(xiàn)象的出現(xiàn)更有多種原因：可能是由于加熱溫度過高殘余奧氏體增多，可能是加熱溫度過低，組織未充分轉(zhuǎn)變，可能是冷卻速度過慢產(chǎn)生非馬氏體組織。上述原因?qū)е铝慵捕炔蛔愣l(fā)生“卷刃”現(xiàn)象。從淬火缺陷分類來說，這一現(xiàn)象還有可能是由于脫碳而使得表面淬硬性達(dá)不到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)造成的。三、預(yù)防和減少高溫塑性狀態(tài)下變形了解了常見的淬火缺陷后，如何預(yù)防和補(bǔ)救也是必須了解的內(nèi)容。進(jìn)行熱處理工藝時，要采取合理有效的手段預(yù)防淬火缺陷的產(chǎn)生，減少零件損耗，并清楚掌握發(fā)生淬火缺陷后的補(bǔ)救措施，進(jìn)行及時有效的修復(fù)。為防止發(fā)生變形和開裂，在淬火時要盡量做到均勻加熱及正確加熱；要均勻放置，防止單面受熱；要平放，避免工件在高溫塑性狀態(tài)下因自重而變形。另外，合理選擇淬火加熱溫度、正確選擇冷卻方法和冷卻介質(zhì)、進(jìn)行及時正確的回火也是減少或防止變形、開裂的重要方法。一旦發(fā)生變形，可以采用冷熱校直、熱點校直和加熱回火等方式加以修正。氧化和脫碳的主要預(yù)防方式是鹽浴爐加熱、真空加熱或可控氣溫加熱，小批量可采用防氧化表面涂層加以防護(hù)。應(yīng)當(dāng)正確選擇淬火加熱溫度，適當(dāng)縮短保溫時間，嚴(yán)格控制爐溫來有效防止過熱和過燒。已經(jīng)出現(xiàn)過熱的零件如果有足夠的加工余量可以先進(jìn)行一次細(xì)化組織的正火或退火，然后再按正常規(guī)范重新淬火。為了防止軟點的產(chǎn)生，應(yīng)該使工件進(jìn)行無氧化、無脫碳加熱。另外在能產(chǎn)生蒸汽膜的介質(zhì)中淬火，要均勻攪動冷卻介質(zhì)；或在鹽水溶液或聚乙烯醇等有機(jī)溶液介質(zhì)中淬火。在整個淬火過程中，選擇