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工藝參數對熱處理變形的影響
作者:科佳電爐 來源：原創 發表時間：2021-07-13 08:59:23
無論是常規熱處理還是特殊熱處理,都可能產生熱處理變形,分析熱處理工藝參數對熱處理變形的影響時,最重要的是分析加熱過程和冷卻過程的影響。加熱過程的主要參數是加熱的均勻性、加熱溫度和加熱速度。冷卻過程的主要參數是冷卻的均勻性和冷卻速度。不均勻冷卻對淬火變形的影響與工件截面形狀不對稱造成的不均勻冷卻情況相同,本節主要討論其它工藝參數的影響。
1、不均勻加熱引起的變形
加熱速度過快、加熱環境的溫度不均勻和加熱操作不當均能引起工件的不均勻加熱。加熱的不均勻對細長工件或薄片件的變形影響十分顯著。這里說的不均勻加熱并不是指工件表面和心部在加熱過程中不可避免的溫度差,而是特指由于種種原因工件各部分存在的溫度梯度的情況。為了減小不均勻加熱引起的變形,對于形狀復雜或導熱性較差的高合金鋼工件,應當緩慢加熱或采用預熱。但是應當指出,雖然快速加熱能導致長軸類工件和薄片狀板件變形度的增加;然而,對于體積變形為主的工件,快速加熱往往又能起到減小變形的作用。這是因為當只有工件的工作部位需要滬淬火強化時,快速加熱可使工件心部保持在溫度較低強度較高的狀態下,工作部分即能達到淬火溫度。這樣強度較高的心部就能阻止工件淬火冷卻后產生較大變形。另外,快速加熱可以采用較高的加熱溫度和較短的加熱保溫時間,從而可以減輕由于在高溫階段長時間停留因工件自重產生的變形?？焖偌訜醿H使工件表層和局部區域達到相變溫度,相應地減小了淬火后的體積變化效應,這也有利于減小淬火變形。
2、加熱溫度對變形的影響
淬火加熱溫度通過改變淬火冷卻時的溫差,改變淬透性、Ms點和殘余奧氏體的數量而對淬火變形發生影響。提高淬火加熱溫度,增加了殘余奧氏體量,使Ms點降低,組織應力引起的變形減小,使套類工件的孔腔趨于縮小;但另一方面,淬火加熱溫度的提高了淬透性,增大了淬火冷卻時的溫差,提高了熱應力,有使內孔脹大的傾向。實踐證明,對于低碳鋼制工件,若正常加熱溫度淬火后內孔收縮,提高淬火加熱溫度收縮的更大,為了減小收縮,要降低淬火加熱溫度;對于中碳合金鋼制的工件,若正常加熱溫度淬火后內孔脹大,則提高淬火加熱溫度脹的更大,為了減小孔腔的脹大,也需降低淬火加熱溫度。對于Cr12型高合金模具鋼,提高淬火加熱溫度,使殘余奧氏體量增多,孔腔趨于縮小。
3、淬火冷卻速度對變形的影響
一般來說,淬火冷卻愈激烈,工件內外和不同部位(截面尺寸不同的部位)溫差愈大,產生的內應力愈大,導致熱處理變形增大。(150長*100寬*50高)的熱模具鋼制試樣經不同冷卻速度淬火回火的變形情況。三種介質的冷卻速度以油冷最快,熱浴冷卻次之,空冷最慢。工件經三種不同冷速淬火后,其長度和寬度的變形皆傾向于收縮,變形量差別不大;但在厚度方向上冷速慢的空冷淬火和熱浴淬火引起的變形則小得多,其變形脹大小于0.05％,而油淬發生收縮變形,其最大變形量達0.28％左右。然而,當冷卻速度的改變使工件的相變發生變化時,冷卻速度的增大卻并不一定會引起變形的增大,有時反而會使變形減小。例如,當低碳合金鋼淬火后由于心部含有大量鐵素體而發生收縮時,增大淬火冷卻速度心部得到更多的貝氏體可以有效的減小收縮變形。相反,若工件淬火后因心部獲得馬氏體而脹大時,減小冷卻速度從而減小心部的馬氏體相對量又能使脹大減小。淬火冷卻速度對淬火變形的影響是一個復雜的問題,但原則是在保證要求的組織和性能的前題下,應盡量減小淬火冷卻速度。
4、時效與冷處理對熱處理變形的影響
對于精密零件和測量工具,為了在長期使用過程中,保持精度和尺寸穩定,往往需要進行冷處理和回火,以便使其組織更加穩定,因此,了解回火工藝和冷處理對工件在時效過程中的變形規律,對于提高這類工件的熱處理質量有重要意義。冷處理使殘余奧氏體轉變為馬氏體導致體積膨脹;低溫回火和時效一方面促使∈-碳化物析出和馬氏體分解使體積收縮,另一方面引起一定程度的應力松馳導致工件產生形狀畸變。鋼的化學成分,回火溫度和時效溫度是影響時效過程中工作變形的主要因素。
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