如何預(yù)防工件產(chǎn)生淬火畸變和開裂
影響淬火畸變和開裂的因素很多,除淬火工藝外,還與工件的設(shè)計與選材、材料的質(zhì)量、預(yù)備熱處理及冷熱工藝的配合等因素有關(guān)。應(yīng)綜合各方面的因素采取相應(yīng)的措施,才能取得預(yù)期的效果。
1)合理設(shè)計。設(shè)計工件時應(yīng)盡量減小截面尺寸的差異,必要的截面變化應(yīng)平滑過渡,避免薄片和尖角;工件應(yīng)盡可能對稱,必要時可適當(dāng)增加工藝孔。
2)正確選擇材料。對于形狀復(fù)雜或畸變要求小的工件應(yīng)選用淬透性好的合金鋼,以便在冷卻速度較小的淬火介質(zhì)中冷卻,從而減小畸變和開裂的傾向。
3)合理制訂預(yù)備熱處理工藝。低、中碳鋼工件應(yīng)進(jìn)行退火、正火或調(diào)質(zhì)處理,以細(xì)化晶粒,使組織均勻;高碳鋼工件應(yīng)進(jìn)行球化退火,以得到組織均勻的球狀珠光體。原始組織為粒狀索氏體的工件淬火畸變最小,其次是片狀索氏體,片狀珠光體最大。因此,預(yù)備熱處理應(yīng)盡可能得到均勻分布的細(xì)粒狀索氏體。為消除機械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,粗加工或半精加工后應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力處理。
4)合理選擇工裝、卡具和裝爐方式
①對可能產(chǎn)生畸變和開裂的部位采取預(yù)防性保護(hù)措施。如對于截面不對稱的零件,應(yīng)用鐵絲或石棉繩綁扎,以保證加熱和冷卻均勻,從而減小其淬火時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
②對非工作部位的孔用石棉或耐火泥堵塞;對某些易變形的部位可以用機械方法預(yù)先加固,如用螺栓固定、對非工作面焊接加強肋等。
③為減小因自重引起的變形,細(xì)長工件應(yīng)盡量垂直吊掛。在箱式爐中加熱時,要單層放置,避免堆放擠壓。長工件不得不平放時應(yīng)保持平直,進(jìn)行合理地支撐。
5)選擇合理的加熱規(guī)范。對形狀復(fù)雜或高合金鋼工件應(yīng)進(jìn)行一次或兩次預(yù)熱,以減少加熱時產(chǎn)生的熱應(yīng)力。在能達(dá)到技術(shù)要求的前提下,盡量采用較低的淬火加熱溫度和較短的加熱時間,以減小熱應(yīng)力。
6)正確選擇淬火介質(zhì)和淬火方法。在保證力學(xué)性能的前提下,盡量選用冷卻速度較小的淬火介質(zhì)和冷卻速度較小的淬火方法,以減小淬火產(chǎn)生的熱應(yīng)力和相變應(yīng)力,如預(yù)冷淬火、雙介質(zhì)淬火、分級淬火、等溫淬火等。
7)正確選擇工件淬入方向。
8)工件淬火后應(yīng)及時回火,以防開裂。
9)盡量避開材料的淬裂危險尺寸,如碳鋼為直徑Φ8~Φ15mm,合金鋼為Φ25~Φ40mm。必要時可降低冷卻速度,采用冷速較緩慢的淬火介質(zhì)。
10)采取防氧化、脫碳措施,避免工件脫碳。因為表面脫碳后,在淬火過程中,表面強度低,會由于組織轉(zhuǎn)變的不同時性而產(chǎn)生裂紋。
11)采取加壓淬火、預(yù)加變形和預(yù)加應(yīng)力淬火等方法。