工件在淬火冷卻過程中易產生一些畸變。產生這些畸變的原因是什么呢?影響淬火畸變的因素又有哪些呢?鄭州高氏帶您一探究竟。
淬火畸變產生的原因:
1.熱處理前零件內部有殘余應力
2.加熱溫度高且不均勻
3.鋼材化學成分不均勻,淬透性低,碳化物分布不均勻
4.淬火前局部脫
5.回火不充分,矯直、酸洗造成的殘余應力未消除
6.工件在回火時擺放不當
影響淬火畸變的因素:
(1)熱處理工藝的影響
提高奧氏體化溫度、熱應力和組織應力均隨之而增加,并對淬火組織中馬氏體、殘留奧氏體、碳化物等各相的比例有決定性的影響,而各相的比容又互不相同,工具鋼的微變形淬火就是通過調節奧氏體化溫度來控制畸變。
冷卻方式對淬火畸變的影響也比較大。降低馬氏體點以上的冷速,可減少因熱應力而引起的畸變。降低馬氏體點以下的冷速,可減少因組織應力引起的畸變。分級淬火和等溫淬火不僅使熱應力和組織應力都減少,而且組織應力的減少更顯著。分級淬火和等溫淬火常常是減少淬火畸變的有效方法。在等溫淬火時能得到比容小于馬氏體的下貝氏體組織,從而可以顯著減小淬火畸變。
(2)鋼的成分和原始組織
鋼的熱導率、淬透性、Ms點溫度,馬氏體相變的體積增量及熱彈塑性力學行為等都和奧氏體化學成分和奧氏體化溫度有關,對鋼的熱應力和組織應力以及它們所引起的變形有明顯的影響。
鋼在淬火前的原始組織,對鋼的淬火畸變也有一定影響,原組織為球狀珠光體或調質組織的淬火畸變小于原始組織為層片狀珠光體的工件。
在工模具鋼中的碳化物偏析使淬火畸變帶有方向性,沿帶狀碳化物方向的脹量大于垂直帶狀方向。
(3)淬火前后各種因素的綜合影響
除上面已提到的因素之外,淬火前機械加工、塑性成形、焊接及校直等都會在工件中造成殘留內應力。如果未經去應力處理,會在淬火加熱時因殘留應力的松弛而引起畸變,此外淬火加熱時因工件放置方法不當或夾具不良以及鋼的自重的作用也會造成顯著的畸變。
(4)零件的尺寸和形狀
零件的尺寸變化直接影響到淬硬深度,影響到淬火應力分布,隨著工件壁厚的增加,熱應力型的畸變趨向增大,壁厚減薄,則組織應力型的畸變趨向增大。
鋼件的形狀對淬火畸變的影響較大,但困工件形狀千差萬別,還難以總結出普遍的規律。粗略而言,在鋼件的截面對稱,各處壁厚比較均勻時,各部位冷卻比較均勻,畸變比較有規律,如工件的形狀復雜,壁厚相差大,形狀不對稱,使鋼件上各部位冷卻不均勻,淬硬層的厚度又不同,就會產生嚴重的畸變。
二側不對稱的零件在熱應力作用下向快冷面方向凸起,而在組織應力作用下,則向慢冷方向凸起。
在實際生產中,不論什么鋼種,非對稱零件在完全淬硬的情況下,若采用鹽水淬火,多數是冷卻快的一面凸起,硝鹽分級淬火則多數是慢冷面凸起。
工件壁厚不均時也會增大畸變趨勢,薄壁部位的型腔趨向脹大,壁厚處則趨向收縮。如果型腔是不通孔,內腔冷卻慢,在熱應力作用下,模具底面凸起。