熱處理變形的控制方法介紹
文章作者:臺(tái)翰機(jī)械 發(fā)布時(shí)間: 瀏覽次數(shù):2655次
摘要:?熱處理變形帶來的困難是非常多的,比如在做后續(xù)工序及機(jī)械加工時(shí)會(huì)因變形過大而導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢,增加制作成本,其實(shí)熱處理變形是比較常見的,我們能做的是控制變形范圍,盡量不影響生產(chǎn)、增加加工成本。下面東莞臺(tái)瀚機(jī)械為大家分享熱處理變形的控制方法介紹
熱處理變形帶來的困難是非常多的,比如在做后續(xù)工序及機(jī)械加工時(shí)會(huì)因變形過大而導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢,增加制作成本,其實(shí)熱處理變形是比較常見的,我們能做的是控制變形范圍,盡量不影響生產(chǎn)、增加加工成本。下面東莞臺(tái)瀚機(jī)械為大家分享熱處理變形的控制方法介紹
一、熱處理變形產(chǎn)生的原因
鋼在熱處理的加熱、冷卻過程中可能會(huì)產(chǎn)生變形,甚至開裂,其原因是由于淬火應(yīng)力的存在。淬火應(yīng)力分為熱應(yīng)力和組織應(yīng)力兩種。由于熱應(yīng)力和組織應(yīng)力作用,使熱處理后零件產(chǎn)生不同殘留應(yīng)力,可能引起變形。當(dāng)應(yīng)力大于材料的屈服強(qiáng)度時(shí)變形就會(huì)產(chǎn)生,因此,淬火變形還與鋼的屈服強(qiáng)度有關(guān),材料塑性變形抗力越大,其變形程度越小。
1.熱應(yīng)力
在加熱和冷卻時(shí)由于零件表里有溫差存在造成熱脹冷縮的不一致而產(chǎn)生熱應(yīng)力。零件由高溫冷卻時(shí)表面散熱快,溫度低于心部,因此表面比心部有更大的體積收縮傾向,但受心部阻礙而使表面受拉應(yīng)力,而心部則受壓應(yīng)力。表里溫差增大應(yīng)力也增大。
2.組織應(yīng)力
組織應(yīng)力是因?yàn)閵W氏體與其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的比容不同,零件的表面和心部或零件各部分之間的組織轉(zhuǎn)變時(shí)間不同而產(chǎn)生的。由于奧氏體比容Zui小,淬火冷卻時(shí)必然發(fā)生體積增加。淬火時(shí)表面先開始馬氏體轉(zhuǎn)變,體積增大,心部仍為奧氏體體積不變。由于心部阻礙表面體積增大,表面產(chǎn)生壓應(yīng)力, 心部產(chǎn)生拉應(yīng)力[1]。
二、減少和控制熱處理變形的方法
1.合理選材和提高硬度要求
對(duì)于形狀復(fù)雜,截面尺寸相差較大而又要求變形較小的零件,應(yīng)選擇淬透性較好的材料,以便使用較緩和的淬火冷卻介質(zhì)淬火。對(duì)于薄板狀精密零件,應(yīng)選用雙向軋制板材,使零件纖維方向?qū)ΨQ。對(duì)零件的硬度要求,在滿足使用要求前提下,盡量選擇下限硬度。
2.正確設(shè)計(jì)零件
零件外形應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、均勻、結(jié)構(gòu)對(duì)稱,以免因冷卻不均勻,使變形開裂傾向增大。盡量避免截面尺寸突然變化,減少溝槽和薄邊,不要有尖銳棱角。避免較深的不通孔。長(zhǎng)形零件避免截面呈橫梯形。
3.合理安排生產(chǎn)路線,協(xié)調(diào)冷熱加工與熱處理的關(guān)系
對(duì)于形狀復(fù)雜、精度要求高的零件,應(yīng)在粗、精加工之間進(jìn)行預(yù)先處理,如消除應(yīng)力、退火等。做好毛坯預(yù)備熱處理,使組織更加均勻化[2]。
4.改進(jìn)熱處理工藝和操作
(1)熱處理溫度的控制
在滿足熱處理工藝要求的情況下,盡量降低淬火加熱溫度且縮短保溫時(shí)間,這樣零件的高溫強(qiáng)度損失較少。塑性抗力增強(qiáng),零件的抗應(yīng)力形變、抗淬火變形的綜合能力增強(qiáng),從而減少了變形。
(2)選擇較緩和的淬火冷卻介質(zhì)
冷卻是淬火的關(guān)鍵工序,它關(guān)系到淬火質(zhì)量的好壞,也是淬火工藝中Zui容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié),金屬淬火后冷卻過程對(duì)變形的影響也是很重要的一個(gè)原因。熱油淬火比冷油淬火變形小,一般控制在90℃左右。在保證硬度的前提下,盡量采用油性介質(zhì),油性介質(zhì)冷卻速度較慢,而水性介質(zhì)冷卻速度相對(duì)快一些,而且水溫變化對(duì)水性介質(zhì)冷卻特性影響較大。
采用分級(jí)淬火能顯著減少金屬淬火時(shí)產(chǎn)牛的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力,是減少一些形狀復(fù)雜零件的有效辦法。這種淬火方法由于在馬氏體轉(zhuǎn)變前零件各部分溫度已經(jīng)趨于均勻,并在緩慢冷卻條件下完成馬氏體轉(zhuǎn)變,這樣不僅減小了淬火熱應(yīng)力,而且顯著降低組織應(yīng)力,因而有效地減小或預(yù)防止零件淬火變形。
等溫淬火也能顯著減小零件變形,等溫淬火與分級(jí)淬火的區(qū)別在于前者獲得下貝氏體組織,由于下貝氏體組織的強(qiáng)度、硬度較高,而且韌性良好,比熱容比馬氏體的比熱容小,組織轉(zhuǎn)變時(shí)零件內(nèi)外溫度一致,故淬火組織應(yīng)力也較小。等溫淬火和分級(jí)淬火只能適用于尺寸較小的零件。
(3)正確掌握熱處理操作方法
為了減小和控制熱處理變形還必須正確掌握熱處理操作方法。截面均勻冷卻時(shí),如細(xì)長(zhǎng)軸類(絲錐、軸)垂直淬入,上下移動(dòng),也有垂直逐漸淬入并靜止不動(dòng)。截面不均勻冷卻時(shí),水平快速淬入或傾斜淬入,如厚薄不均零件,應(yīng)將厚的部分先淬入。對(duì)于薄片應(yīng)側(cè)向進(jìn)入,對(duì)帶有孔和凹面零件,應(yīng)將盲孔和凹面朝上淬入,以利于氣泡排出??傊沽慵魈幚渌倬鶆?,有些需要防護(hù)的零件做好淬火前保護(hù)。
三、已變形零件的挽救方法
盡管采取減少變形措施,但變形仍不可避免,因此進(jìn)行補(bǔ)救是很必要的,常用的方法有冷校直和熱校直。如果淬火回火后硬度低于40HRC的零件,可以采用冷校直直接用壓力機(jī)校正。如果金屬在淬火冷卻過程中,尚未冷卻到馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)以下,此時(shí)零件塑性較好,進(jìn)行加壓校直效果良好,校直時(shí)加力應(yīng)注意緩慢[3]。
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