預防淬火裂紋的方法四:合理安排工藝路線
鋼件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇必須保證服役條件的要求,不能完全依附于熱處理工藝性的要求。因此,當鋼件的材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)條件一經(jīng)確定,熱處理工藝人員就要認真的進行工藝分析,確定合理的工藝路線。即正確安排好預備熱處理、冷加工和熱加工等工序的位置。這是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高效益,以及減少熱處理開裂傾向的有效途徑。
鋼件淬火前的原始組織和應力狀態(tài)對形成淬火裂紋有一定的影響。為改善應力狀態(tài)和給淬火準備好良好的原始組織,應當正確地對鋼件進行預備熱處理。對于某些形狀復雜精度要求較高的零件,在粗加工與精加工之間,在淬火之前還要進行去應力退火。
對于一些有尖角、截面變化較大的鋼件,淬火前又具有較大殘留應力的情況,淬火前的高溫回火(或低溫退火)具有很重要的作用。特別是對冷拔鋼料,如果退火不徹底,重新退火或高溫回火是很必要的。
對于不同尺寸的淬火件,根據(jù)它們產(chǎn)生裂紋的特征,應采取不同的預備熱處理方法,對于截面尺寸較大(直徑或厚度在50mm以上)的高碳鋼制件,往往由于表面淬透深度較淺,淬硬層內(nèi)的強大拉應力會導致鋼件形成弧形裂紋。對于這類大截面尺寸的高碳鋼制件,應當通過增大淬硬層深度,即提高淬透性的辦法來防止弧形裂紋。因此,在淬火前,要將高碳鋼件進行與傳統(tǒng)工藝不同的正火處理,以獲得較細的片狀珠光體組織,以期在淬火加熱時,用較短的時間完成組織轉(zhuǎn)變,并增加奧氏體中的固溶量提高淬透性,以獲得較深的硬化層,使硬化層抵抗破裂的安全系數(shù)增大。如果能配合快速加熱工藝,對于預防裂紋則更有效。特別應當指出的是,如果組織中有網(wǎng)狀碳化物存在,消除網(wǎng)狀碳化物,獲得細片狀組織的正火處理則顯得更加重要。但是,對于截面尺寸較小的高碳鋼制件,預備熱處理應以提供球狀珠光體為宜。
還應當說明,亞共析鋼中的魏氏組織是形成淬火裂紋危害最大的組織狀太
亞共析鋼制件,在鍛造加熱溫度過高或加熱時間過長,或鋼件用氧乙炔火焰切割下料時,引起奧氏體晶粒粗大,在隨后冷卻時,如果冷卻速度不當,鐵素體沿奧氏體晶界析出,同時沿粗大的晶界向晶內(nèi)形成粗大的針狀組織。這種粗大組織,如果得不到消除,在淬火時,常常出現(xiàn)淬火裂紋。焊接零件的熱影響區(qū),也經(jīng)常出現(xiàn)魏氏組織,這種組織也易導致淬火裂紋。為消除中碳鋼的過熱組織,或消除熱影響區(qū)的過熱組織,往往要采取比正常退火(正火)溫度稍高的溫度進行加熱,然后以較快速度冷卻(風冷或霧冷)下來,以防止鐵素體成網(wǎng)狀組織析出。具體溫度應視鋼料的過熱程度而定。
對于高碳鋼工件,淬火前通常采用球化退火,以改善組織。
對于高鉻鋼、軸承鋼和高速鋼,淬火前應對原始組織進行較細致的檢查。如果毛坯的碳化物偏析嚴重,應進行改鍛,直至合格方可投產(chǎn)。絕不能把碳化物偏析在5級以上的鋼件混人質(zhì)量較好的鋼件中一起進行淬火。對于偏析嚴重的鋼件,可采用降低淬火溫度的方法來避免淬火裂紋。
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