了解机床零件在淬火、加热、退火、冷却等过程中的工艺性是很有必要的

日期:2018-11-21 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

了解机床零件在淬火、加热、退火、冷却等过程中的工艺性是很有必要的

零件热处理工艺性是指在满足使用性能要求的前提下,采用热处理生产的可行性和经济。机床零件热处理工艺性既涉及机床零件的材料和结构,又与机床零件生产流程和热处理工艺过程各环节密切相关。所以正确地制定热处理工艺、确保机床零件和产品质量提高生产效率降低生产成本,是十分必要的。

机床零件的热处理工艺性主要包括淬透性、淬硬性、回火脆性、过热敏感性、回火稳定性、氧化脱碳倾向等。

(1)氧化脱碳倾向 钢在加热过程中,由于周围氧化气氛的作用,表面的铁被氧化成氧化亚铁,使钢表面失去原有的光泽,称为氧化。脱碳是指钢表面的碳分被氧化成CO、CH4等气体,使钢表面的含碳量降低。

氧化使工件表面失去金属光泽,表面粗糙度值增加,精度下降,影响工件尺寸和降低表面质量;同时还使钢的强度降低,其他力学性能也下降,增加了淬火开裂和淬火软点的可能性。脱碳使工件表面碳贫化从而导致钢件淬火硬度、疲劳性能和耐磨性明显降低。严重的氧化、脱碳会造成工件报废。在各种钢种中,含Si钢的氧化脱碳倾向较大。

在工业生产中应尽量避免工件的氧化脱碳,重要零件不允许在最终零件上有氧化脱碳层存在。因此,应在生产过程中通过合理预留加工余量,适当安排好加工流程,在热处理工序中应积极采用各种少无氧化脱碳的热处理工艺,控制氧化脱碳,保证工件热处理质量,获得稳定可靠的使用性能。

(2)淬硬性 钢的淬硬性(可硬性)是指钢在淬火后所能达到的最高硬度,即钢在淬火时的硬化能力,它主要取决于钢(马氏体)的碳含量。钢的碳含量越高,淬火后的硬度也越高,其他合金元素的影响较小。因此,在要求工件表面硬度较高时,应选择中碳或高碳钢;对表面硬度要求不高时,一般选择中碳或低碳钢。应注意的是,钢的淬透性和淬硬性是两个完全不同的概念。

(3)回火稳定性 所谓回火稳定性,是指淬火钢在回火过程中抵抗硬度、强度下降的能力。由于合金元素阻碍原子扩散,促使淬火碳钢在回火过程中组织分解和转变速度减慢,使回火转变的四个阶段推向更高的温度,使回火后的硬度降低得比较缓慢,从而提高回火稳定性。与碳钢相比,在回火温度相同条件下,合金钢具有较高的强度和硬度;在保持相同强度和硬度条件下,合金钢回火温度较高,回火时间较长,内应力消除彻底,故塑性、韧性高。在工业生产中,对要求内应力消除较完全、强度与韧性配合好的工件,应选用回火稳定性高的合金钢。对于使用温度较高的工件,要选择回火稳定性高的钢种,一般使用温度最高限度在回火温度以下50℃。

(4)回火脆性 淬火钢在随后的回火过程中,在250~350℃和400~sso℃两个温度区间冲击韧度显著降低,脆化现象称为回火脆性。

1.低温回火脆性 在250~350℃回火时出现的脆性,为低温回火脆性(第一类回火脆性)。几乎所有工业用钢都有这类脆性。这类脆性的产生与回火后的冷却速度无关,即在产生脆性温度区回火,无论快冷或慢冷都会产生此类脆性。

目前还没有办法完全消除第一类回火脆性,通常都是避开此温度范围回火,或采用等温淬火代替淬火、回火,或在钢中加入少量硅等合  廷金元素,使脆化温区提高。  

2.高温回火脆性 在400~550℃回火后缓慢冷却所产生的脆性称为高温回火脆性(第二类回火脆性)。这类回火脆性具有可逆性,即将已产生此类回火脆性的钢,重新加热至650℃以上,然后快冷,则脆性消失;若回火保温后缓冷,则脆性再次出现,故又称可逆回火脆性。这类回火脆性主要发生在含Cr、Ni、Si、Mn等合金元素能结构钢中。

防止高温回火脆性的办法是:采用先进的冶炼技术(如电渣重熔钢、真空重熔钢等),提高钢的纯净度,尽量减少钢中杂质元素(如S、P等)的含量;或者加入W(1%)、Mo (0.5%)等能抑制晶界偏聚的合金元素;避免在此温度(450~650℃)之间回火;若在此温度范围回火,则回火保温后应快冷(如水冷或油冷)以抑制杂质元素的析出。

(5)淬透性 所谓淬透性,是指钢在淬火时获得淬透层深度的能力。它是钢材本身固有的属性,其大小通常以规定条件(指规定尺寸和形状的钢试样,在规定的淬火冷却条件下淬火)下淬透层的深度来表示。规定条件下淬火后钢的淬透层越深,表明其淬透性越好。对于结构钢,一般规定由钢件表面到半马氏体区(即50%区域M组织)的垂直距离作为淬透层深度。

钢的淬透性直接影响其热处理后的力学性能。此外,淬火组织中马氏体量的多少还会影响钢的屈强比和疲劳强度。对于不允许出现塑性变形的工件,一般都希望屈强比高些,以尽量提高材料强度的利用率。马氏体量愈多,则钢回火后的疲劳强度也愈高。

钢的淬透性使钢产生尺寸效应,由于零件截面尺寸大小不同而造成淬硬层深度不同,同时也影响淬火件表面硬度,因此必须充分重视材料的淬透性,合理选材,对于大截面或形状复杂的重要零件应选用淬透性好的合金钢,添加合金元素Mn、Si、Cr、Ni及微量B等提高淬透性,而V、Ti、Mo、W等则起到细化晶粒的作用,它们可保证沿整个截面都具有高强度、高韧性的良好配合,同时减少热处理变形和开裂。因此,应根据钢的淬透性合理安排加工艺路线。当零件尺寸较大又受到淬透性限制时,为保证淬硬层深度;可采用先粗加工后热处理,热处理后再精加工。截面差别较大的零件,如大直径台阶轴,从淬透性考虑,可先粗车成形,然后调质,增加淬硬层深度。

总之,钢的淬透性是制定热处理工艺的重要依据。淬透性好的钢淬火时,可选用较缓的淬火介质和较慢冷却的淬火工艺,以减少零件的变形和开裂倾向。

(6)过热敏感性 它包括奥氏体晶粒长大、过热、过烧等。钢件加热超过临界温度时,获得奥氏体组织,随加热温度的提高和保温时间的延长,奥氏体晶粒会逐渐长大,不同的钢种,冶炼方法不同,奥氏体晶粒长大的倾向也不同。当钢中含Mn、C、P等元素时会促使奥氏体晶粒长大;W、Mo、Cr等元素以及Al、Ti、V、Zr、Nb等微量元素的降低使奥氏体晶粒有长大的倾向。 

机床零件与机床的整体运行有着密切的关系。机床零件的淬火、退货等热处理过程直接影响着机床零件的质量,进而影响到机床的本身。因此了解机床零件的热处理工艺性是十分必要的。郑州高氏是专门从事高频淬火设备、超音频感应加热设备、中频感应加热电源等小型感应加热设备生产制造销售的厂家,多年从事感应加热工作,对机械零部件的淬火、退火等都有十分详细的了解。如果您在这方面有疑问,可以拨打电话0371-53732143了解更多的信息。