本公司是真空炉、热处理设备、真空烧结炉、真空油淬炉、真空气淬炉、真空退火炉、真空渗碳炉、网带炉、台车炉、模具热处理、轴承热处理、真空钎焊炉、真空回火炉等产品生产加工。
在热处理工艺中淬火工序造成的废品率往往较高,这主要是在淬火过程中,同时形成较大的热应力与组织应力,此外,由于材料内在的冶金缺陷、选材不当、错料、设计上的结构工艺性差、冷、热加工过程中形成的缺陷等因素,均容易在淬火、回火工艺中暴露出来,因此对零部件淬火、回火后的缺陷必须进行系统的分折与调査。
钢件淬火时常见的缺陷有淬火变形、开裂、氧化、脱碳、硬度不足或不均匀、表面腐蚀、过烧、过热及其他按质量检查标准规定金相组织不合格等。
1.淬火变形与淬火裂纹
在实际生产中,应该根据淬火变形与淬火裂纹的形成原因采取有效的预防措施。
(1)尽量做到均匀加热及正确加热
工件形状复杂或截面尺寸相差悬殊时,常因加热不均匀而变形。为此,工件在装炉前,对不需淬硬的孔及截面突变处,应采用石棉绳堵塞或绑扎等办法,以改善其受热条件,对一些薄壁圆环等易变形零件,可设计特定淬火夹具。这些措施既有利于加热均匀,又有利于冷却均匀。
工件在炉内加热时,应均匀放置,防止单面受热,应放平,避免工件在髙温塑性状态因自重而变形。对细长零件及袖类零件尽量采用井式炉或盐炉垂直悬挂加热。
限制或降低加热速度,可减少工件截面温差,使加热均匀。因此对大型锻模、髙速钢及高合金钢工件,以及形状复杂、厚薄不匀、要求变形小的零件,一般都采用预热加热或限制 加热速度的措施。
合理选择淬火加热温度,也是减少或防止变形、开裂的关键。选择下限淬火温度,减少工件与淬火介质的温差,可以降低淬火冷却高温阶段的冷却速度,从而可以减少淬火冷却时的热应力。另外,也可防止晶粒粗大。这样可以防止变形开裂。
有时为了调节淬火前后的体积变形量,也可适当提高淬火加热温度。例如CrWMn、Cr12Mo等高碳合金钢,常利用调整加热温度,改变其马氏体转变点以改变残余奥氏体含量,以调节零件的体积变形。
(2)正确选择冷却方法和冷却介质的基本原则
尽可能采用预冷,即在工件淬入淬火介质前,尽可能缓慢地冷却至Ar附近,以减少工件内温差。在保证满足淬硬层深度及硬度要求的前提下,尽可能采用冷却缓馒的淬火介质。
尽可能减慢在Ms点以下的冷却速度。合理地选择和采用分级或等温淬火工艺。
(3)正确选择淬火工件浸入淬火介质的方式和运行方向的基本原则
淬火时应尽量保证能得到均匀的冷却。以小阻力方向淬入。
大批量生产的薄画环类零件、薄板形零件、形状复杂的凸和圆锥齿轮等,在自由冷却时,很难保证尺寸精度的要求。为此,可以采取压床淬火,即将零件置于的压床模具中,再加上一定的压力后进行冷却〈喷油或喷水)由于零件的形状和尺寸受模具的限制, 因而可能使零件的变形限制在规定的范围之内。
进行及时、正确的回火在生产中,有相当一部分工件,并非在淬火时开裂,而是 由于淬火后未及时回火而开裂。这是因为在淬火停留过程中,存在于工件内的微细裂缝在很大的淬火应力作用下,融合、扩展,以至其尺寸达到断裂临界裂缝尺寸,从而发生延时断裂。实践,淬火不冷到底并及时回火,是防止开裂的有效措施。对于形状复杂的高碳钢和高碳合金钢,淬火后及时回火尤为重要。
工件的扭曲变形可以通过矫直来校正,但必须在工件塑性允许的范围之内。有时也可利用回火加热时用特定的校正夹具进行校正。对体积变形有时也可通过补充的研磨加工来修正,但这于孔、槽尺寸缩小,外圃等情况。淬火体积变形往往是不可避免的。但只要通过实验,掌握其变形规律,则可根据其胀缩量,在淬火前成形加工时,适当加以修正,就可在淬火后得到合乎要求的几何尺寸。工件一旦出现淬火裂纹,则报废。
由于渗碳炉罐的外侧接近电热元件,温度较高,渗碳炉可达950一l000度,炉罐具有良好的抗氧化性;炉罐的内侧处于渗碳气氛中,这就要求渗碳炉又需具有良好的抗渗碳性。同时,还因渗碳炉的载荷较大,故还要求渗碳炉具有较高的高温强度。
渗碳炉外侧的表面氧化剥落,会导致开裂,使渗碳炉炉罐漏气是失效的主要形式。铸造缺陷对炉罐的使用寿命影响很大,往往在缺陷处的氧化、开裂机会较多。炉罐轻微开裂后经补焊使用不久,又很快损坏,这主要是由于经氧化、渗碳后焊接性能下降所致。
有时在渗碳炉口部以下产生环状裂纹,这与渗碳炉的结构及该区复杂的应力情况有关。从结构上可以看出,产生环裂区域正是渗碳炉罐内高温区与上部罐口部分的低温区之间的过渡地带,因此,在上、一下部分不同温度的作用下,该区的热应.力较大。此外,该区恰恰处于炉罐口部的密封环底部与罐壁
回火后工件发生变形,常由于回火前工件内应力不平衡,回火时应力松弛或产生应力重新分布所致。要避免回火后变形,或采用多次校直多次加热,或采用压具回火等措施。
造成淬火工件硬度不足的原因如下。
(1)加热温度过低,保温时间不足。检查金相组织时,在亚共析钢中可以看到未溶铁素体,在工具钢中可以看到较多未溶碳化物。
(2)表面脱碳引起表面硬度不足。磨去表层后所测得的硬度比表面高。
(3)冷却速度不够,在金相组织上可以看到黑色屈氏体沿晶界分布。
(4)钢材淬透性不够,截面大处淬不硬。
(5)采用中断淬火时,在水中停留时间过短,或自水中取出后,在空气中停留时间过长再转人油中,因冷却不足或自回火而导致硬度降低。
(6)工具钢淬火温度过高,残余奥氏体量过多,影响硬度。
当出现硬度不足时,应分析其原因,采取相应的措施。其中由于加热温度过高或过低引起的硬度不足,除对已出现缺陷进行回火,再重新加热淬火补救外,应严格管理炉温测控仪表,定期按计量传递系统进行校正及检修。
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