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淬火状态下的锻件有哪些特征?

发布时间:2020-11-16 点击数:98

       锻件在淬火状态下有以下三个主要特征:组织特征、硬度特征和应力特征。


       组织特征:根据锻件尺寸、加热温度、时间、转变特征及利用的冷却方式,锻件淬火后的组织主要由马氏体或马氏体+残余奧氏体组成,此外,还可能存在一些未溶碳化物。马氏体和残余奥氏体在室温下都处于亚稳定状态,它们都有向铁衆体加渗碳体的稳定状态转化的趋势。


       硬度特征:由碳原子引起的点阵畸变通过硬度表示出来,它随过饱和度(即含碳量)的增加而增加。淬火组织硬度、强度高,塑性、韧性低。


       应力特征:包括微观应力和宏现应力,前者与碳原子引起的点阵畸变有关,尤其是与髙碳马氏体达到最大值有关,说明淬火时马氏体处于紧张受力状态之中;后者是由于淬火时横截面上形成的温差而产生的,工件表面或心部所处的应力状态是不同的,有拉应力或压应力,在工件内部保持平衡。如不及时消除淬火锻件的内应力,会引起零件的进一步变形乃至开裂。


       综上所述,淬火工件虽有髙硬度与高强度,但跪性大,组织不稳定,且存在较大的淬火内应力,因此必须经过回火处理才能使用。一般来说,回火工艺是锻件淬火后必不可少的后续工艺,它也是热处理过程的最后一道工序,它賦予工件最后所需要的性能。


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       回火是将淬火钢加热到一定值以下的某一温度,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺。它的主要目的为:合理地调整钢的硬度和强度,提高钢的韧性,使工件满足使用要求;稳定组织,使工件在长期使用过程中不发生组织转变,从而稳定工件的形状与尺寸;降低或消除锻件的淬火内应力,以减少工件的变形,并防止开裂。


       淬火冷却速度偏低是造成锻件淬火硬度不足、硬度不均和硬化深度不够的原因,但是,根据实际淬火锻件的材质、形状大小和热处理要求不同,又可以分为高温阶段冷速不足、中低温阶段冷速不足以及低温阶段冷速不足等不同情况。比如。对于中小锻件,淬火硬度不足往往是中高温阶段冷速不足所致,而模数大的锻件要求较深淬硬层时,提高低温冷却速度就非常必要了。对于淬火用油,一般说,油的蒸气膜阶段短、中温冷速快、且低温冷却速度快,往往能获得高而且均匀的淬火硬度和足够的淬硬深度。


       工件装挂方式对淬火冷却效果也有明显影响。要使淬火油流动通畅,并配备和使用好搅拌装置,才能得到更好的效果。提高所用淬火介质的低温冷却速度,往往可以增大淬硬层深度。在渗层碳浓度分布相同的情况下,采用低温冷却速度更高的淬火油,往往获得更深的淬火硬化层,因此,采用冷却速度快的淬火油后,可以相应缩短工件的渗碳时间,也能获得要求的淬火硬化层深度。要求的渗碳淬硬层深度越大,这种方法缩短渗碳时间的效果越明显。


       淬火后心部硬度过高这类问题,可能与所选介质冷速过快或介质的低温冷却速度过高有关。解决办法之一是改换淬火油来满足要求。办法之二是与淬火介质生产厂家联系,有针对地加入适当的添加剂来降低淬火油的中低温冷却速度。办法之三是改用淬透性更低的钢种。


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       淬火变形问题,淬火变形使不少工厂伤透了脑筋。按习惯,变形问题的解决通常要牵涉多个部门,解决的办法往往是综合措施。把引起变形的原因主要归结为冷却速度不足和冷却不均,并在此基础上提出了提高冷却速度并设法实现均匀冷却的解决原则方法。提高淬火冷却速度的措施,应用时只要合理选用相同作用方向的措施加上去。就可解决大部分锻件的淬火变形问题。比如,锻件的内花键孔变形,往往是所选的淬火油高温冷速不足,或者说油的蒸气膜阶段过长的缘故。提高油的高温冷速并提高油在整个冷却过程的冷速,一般就能解决内花键孔的变形问题。对于锻件,尤其是比较精密的锻件,选好用好等温分级淬火油是控制变形必不可少的措施。


       锻件的淬火开裂问题,这个问题主要出现在感应加热淬火中。选择好水性淬火介质,比如国内外普遍采用的PAG类淬火介质代替原来使用的自来水,问题便解决了。感应加热淬火采用PAG介质。可以获得高而均匀的淬火硬度和深而且稳定的淬硬层,淬裂危险极小。


       光亮问题,有这方面要求的场合,应当选用光亮淬火油或快速光亮淬火油。通常,光亮淬火油的光亮性好则冷却速度不够高,而冷却速度很高的淬火油的光亮性则不够好。此外,热油的光亮性一般也较差,可以换新油或补加提高光亮性的添加剂。



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