淬火工件一旦出现质量缺陷,轻则需要校正,使生产工艺复杂化,增加了成本,重则导致工件报废,从而给生产上带来损失。从材料的选择、淬火工艺规范的设计、淬火操作过程中的质量管理等环节着手,避免或减少这些缺陷的出现,才能从根本上解决淬火的质量问题。
1.减少淬火变形和防止淬火开裂的措施
(1)正确选择材料和合理设计工件形状。对于形状复杂、截面尺寸相差悬殊的工件最好选用淬透性较高的合金钢,使之能在缓冷的淬火介质中冷却,以减小内应力。对形状复杂且精度要求较高的模具、量具等,可选用微变形钢(如CrWMn、Cr12MoV等)并采用分级淬火或等温淬火。
在进行工件设计时应尽量减小截面厚薄悬殊、避免薄边尖角;在零件厚薄交界处尽量平滑过渡;尽量减小轴类的长度与直径的比。
(2)合理锻造和预先热处理。如前所述,淬火前的原始组织对淬火变形有很大影响。钢材中往往存在一些冶金缺陷,如疏松、夹杂、偏析、带状组织等,它们极易使工件淬火时引起开裂和无规则变形,故必须对钢材进行锻造以改善其组织。尤其对高碳工具钢,必须进行合理的锻造以消除碳化物网和碳化物偏析,尽可能使其均匀分布。
对于某些形状复杂、精度要求较高的工件,在粗加工与精加工之间或淬火前,还要进行消除应力的退火。
(3)采用合理的热处理工艺。应尽量做到加热均匀,以减小加热时的热应力;对大型锻模或高合金钢工件,应采用预热。
选择合适的淬火加热温度,一般情况下应尽量选择淬火的下限温度。但有时为了调整残余奥氏体量以达到控制变形量的目的,也可把淬火加热温度适当提高。
正确选择淬火介质和淬火方法。在满足性能要求的前提下,应选用较缓和的淬火介质,或采用分级淬火、等温淬火等方法。在Ms点以下要缓慢冷却。此外,从分级浴槽中取出空冷时,必须冷到40℃以下才允许去清洗。(www.xing528.com)
淬火后必须及时回火,尤其是对形状复杂的高碳合金钢工件更应特别注意。
(4)采用正确的操作方法。正确地掌握淬火操作方法也使减小变形的有效措施之一。对于长轴类工件,垂直淬入,上下移动,对于截面均匀冷却的工件有时也采取逐渐淬入并停止不动的方法。对厚薄不均匀的工件,厚的部分应先浸入淬火剂,对截面不均匀冷却的长形工件,可水平快速淬入或倾斜淬入。对薄壁杯状工件(如圆筒、套筒等),轴向垂直淬入。对带有盲孔的工件则应孔部朝上淬入,以利于孔内气泡的排除。对于具有凹面的工件也应将凹面朝上淬入。对薄片件应侧向淬入。在可能的情况下,工件的尖、薄处应进行预冷。
(5)其它一些措施如加压淬火、预加变形、预加应力等。加压淬火是采用强制的方法使工件在外加压力下淬火以减小变形。在大批生产并掌握稳定的变形规律时,可预先施加反向变形量,在热处理后使之相互抵消,从而达到减小或防止变形的目的。
2.硬度不足的控制措施
应分析淬火后硬度不足的原因,根据不同的原因采用不同的措施。若是由于介质冷却能力较差,在工件表面形成了铁素体、托氏体等非马氏体组织,则可采用冷速较快的淬火介质或适当提高淬火加热温度来提高硬度。对于由于淬火加热温度低或预冷时间过长、淬火冷却速度低而出现非马氏体组织,则应确保淬火加热的正常温度、减小预冷时间。对于表面脱碳引起的硬度不足,应采用防脱碳的措施。另外,对于盐浴和碱浴淬火,应严格控制盐浴和碱浴中的水分,以防止含水量过少过少,分级淬冷时出现非马氏体组织,导致硬度不足。
3.软点的控制措施
对于由于淬火时工件表面的气泡不能及时破裂,降低了该处的冷却速度,而导致的软点,可通过增加介质与工件的相对运动和控制淬火介质的水温、杂质来避免。在淬火前,应做好工件表面的清理工作,以避免由于工件表面附着的氧化皮、铁锈等导致软点。
总之,应综合考虑工件材料、原始组织、淬火工艺规范、淬火介质等因素来避免淬火缺陷的出现,提高淬火质量。
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