3.8 淬火、回火缺陷及其预防、补救
一、淬火缺陷及其预防、补救
钢件淬火时最常见的缺陷有淬火变形、开裂、氧化、脱碳、硬度不足或不均匀,表面腐蚀、过烧、过热及其它按质量检查标准规定金相组织不合格等.
1.淬火变形、开裂
其成因如前所述.关于变形、开裂的预防办法,应该根据产生的原因来采取措施。这里讲述一些应该注意的问题。
(1)尽量做到均匀加热及正确加热工件形状复杂或截面尺寸相差悬殊时,常产生加热不均匀而变形。为此,工件在装炉前,对不需淬硬的孔及对截面突变处,应采用石棉绳堵塞或绑扎等办法以改善其受热条件。对一些薄壁圆环等易变形零件,可设计特定淬火夹具。这些措施既有利于加热均匀,又有利于冷却均匀。
工件在炉内加热时,应均匀放置,防止单面受热,应放平,避免工件在高温塑性状态因自重而变形。对细长零件及轴类零件尽量采用井式炉或盐炉垂直悬挂加热。限制或降低加热速度,可减少工件截面温差,使加热均匀。因此对大型锻模、高速钢及高合金钢工件,以及形状复杂、厚薄不匀、要求变形小的零件,一般都采用预热加热或限制加热速度的措施。
合理选择淬火加热温度,也是减少或防止变形、开裂的重要问题。选择下限淬火温度,减少工件与淬火介质的温差,可以降低淬火冷却高温阶段的冷却速度,从而可以减少淬火冷却时的热应力。另外,也可防止晶粒粗大。这样可以防止变形开裂.
有时为了调节淬火前后的体积变形量,也可适当提高淬火加热温度。例如有些高碳合金钢,象CrWMn、Crl2Mo等,常利用调整加热温度,改变其马氏体转变点以改变残余奥氏体含量,以调节零件的体积变形。
(2)正确选择冷却方法和冷却介质基本原则是:
(a)尽可能采用预冷,即在工件淬入淬火介质前,尺可能缓慢地冷却至d7附近以减少工件内
温差;
(b)在保证满足淬硬层深度及硬度要求的前提下,尺可能采用冷却缓慢的淬火介质;
(c)尽可能减慢在肘3点以下的冷却速度;
(d)合理地选择和采用分级或等温淬火工艺.
(3)正确选择淬火工件浸入淬火介质的方式和运行方向基本原则是:
(a)淬火时应尽量保证能得到最均匀的冷却;
(b)以最小阻力方向淬人。大批量生产的薄圆环类零件,薄板形零件、形状复杂的凸轮盘和伞齿轮等,在自由冷却时,很难保证尺寸精度的要求。为此,可以采取压床淬火,即将零件置于专用的压床模具中,再加上一定的压力后进行冷却(喷油或喷水)。由于零件的形状和尺寸受模具的限制,因而可能使零件的变形限制在规定的范围之内。
(4)进行及时、正确的回火。在生产中,有相当一部分工件,并非在淬火时开裂,而是由于淬火后未及时回火而开裂。这是因为在淬火停留过程中,存在于工件内的微细裂缝在很大的淬火应力作用下,融合、扩展,以至其尺寸达到断裂临界裂缝尺寸,从而发生延时断裂。实践证明,淬火不冷到底并及时回火,是防止开裂的有效措施。对于形状复杂的高碳钢和高碳合金钢,淬火后及时回火尤为重要。
工件的扭曲变形可以通过矫直来校正,但必须在工件塑性允许的范围之内。有时也可利用回火加热时用特定的校正夹具进行矫正。对体积变形有时也可通过补充的研磨加工来修正,但这仅限于孔,槽尺寸剿、,外圆增大等情况。淬火体积变形往往是不可避免的。但只要通过实验,掌握其变形规律,则可根据其胀缩量,在淬火前成型加工时,适当加以修正,就可在淬火后得到合乎要求的几何尺寸。工件一旦出现淬火裂纹,不能补救。
2.氧化、脱碳、表面腐蚀及过烧
这类缺陷已在前面有关章节讲述过,不再重复.
3.硬度不足
造成淬火工件硬度不足的原因有:
(1)加热温度过低,保温时间不足。检查金相组织,在亚共析钢中可以看到未溶铁索体,工具钢中可看到较多未溶碳化物。
(2)表面脱碳引起表面硬度不足。磨去表层后所测得的硬度比表面高。
(3)冷却速度不够,在金相组织上可以看到黑色屈氏体沿晶界分布。
(4)钢材淬透性不够,截面大处淬不硬。
(5)采用中断淬火时,在水中停留时间过短,或自水中取出后,在空气中停留时间过长再转入油中,因冷却不足或自回火而导致硬度降低.
(6)工具钢淬火温度过高,残余奥氏体量过多,影响硬度,当出现硬度不足时,应分析其原因,采取相应的措施。其中由于加热温度过高或过低引起的硬度不足,除对已出现缺陷进行回火,再重新加热淬火补救外,应严格管理炉温测控仪表,定期按计量传递系统进行校正及检馅。
淬火、回火缺陷及其预防、补救3-8
