熱處理變形的控制方法介紹

文章作者：臺翰機(jī)械　發(fā)布時(shí)間：2018-07-13 16:12:46　瀏覽次數(shù)：2632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)盡量簡單、均勻、結(jié)構(gòu)對稱，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)冷卻速度相對快一些，而且水溫變化對水性介質(zhì)冷卻特性影響較大。

采用分級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)長軸類（絲錐、軸）垂直淬入，上下移動，也有垂直逐漸淬入并靜止不動。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。對于薄片應(yīng)側(cè)向進(jìn)入，對帶有孔和凹面零件，應(yīng)將盲孔和凹面朝上淬入，以利于氣泡排出。總之，要使零件各處冷速均勻，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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