材料熱處理后變形的原因及處理方法
時間: 2019-02-21 15:34:21
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材料加熱、保溫、冷卻熱處理后發(fā)生變形主要是因為金屬內(nèi)部的組織和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變在化學作用和機械作用下產(chǎn)生的。
材料加熱、保溫、冷卻熱處理后發(fā)生變形主要是因為金屬內(nèi)部的組織和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變在化學作用和機械作用下產(chǎn)生的,使金屬合金從而獲得改善材料機能的工藝。中頻感應爐熱處理工藝是使各種金屬材料獲得優(yōu)良機能的重要手段,熱處理工藝除了具有積極的作用之外,處理過程之中也會產(chǎn)生不可避免的變形,而這又是機械加工中必需避免的,兩者之間屬于共存又避免的關系,只能采用相應的方法盡量把變形量控制在盡量小的范圍內(nèi)。
一、溫度是變形的樞紐因素
工業(yè)上實際應用的中頻感應爐熱處理工藝形式非常多,但是它們的基本過程都是熱作用過程,都是由加熱、保溫、冷卻三個階段組成的。
臺車爐的整個工藝過程都可以用加熱速度、加熱 溫度、保溫時間、冷卻速度以及熱處理周期等幾個參數(shù)來描述。在熱處理工藝中,要用到各種中頻感應爐設備,金屬熱處理便在這些設備進行(如基本熱處理中的退火、淬火、回火、化學熱處理的滲碳、滲氨、滲鋁、滲鉻或去氫、去氧等等)。因此,中頻感應爐內(nèi)的溫度丈量就成為熱處理的重要工藝參數(shù)丈量。每一種熱處理工藝規(guī)范中,溫度是很重要的內(nèi)容。假如溫度丈量不正確,熱處理工藝規(guī)范就得不到準確的執(zhí)行,以至造成產(chǎn)品質(zhì)量下降甚至報廢。溫度的丈量與控制是熱處理工藝的樞紐,也是影響變形的樞紐因素。
(1)工藝溫度降低后工件的高溫強度損失相對減少,塑性抗力增強。這樣工件的抗應力變形、抗淬火變形、抗高溫蠕變的綜合能力增強,變形就會減少;
(2)工藝溫度降低后工件加熱、冷卻的溫度區(qū)間減少,由此而引起的各部位溫度不一致性也會降低,由此而導致的熱應力和組織應力也相對減少,這樣變形就會減少;
(3)假如工藝溫降低、且熱處理工藝時間縮短,則工件的高溫蠕變時間減少,變形也會減少。
二、變形的其它影響因素及減小措施
(一)準備熱處理
正火硬渡過高、混晶、大量索氏體或魏氏組織都會使內(nèi)孔變形增大,所以要用控溫正火或等溫退火來處理鍛件。金屬的正火、退火以及在進行淬火之前的調(diào)質(zhì),都會 對金屬終極的變形量產(chǎn)生一定的影響,直接影響到的是金屬組織結(jié)構(gòu)上的變化。實踐證實,在正火時采用等溫淬火可有效地使金屬組織結(jié)構(gòu)趨于平均,從而使其變形量減小。
(二)運用合適的冷卻方法
金屬淬火后冷卻過程對變形的影響也是很重要的一個變形原因。在中頻感應爐中熱油淬火比冷油淬火變形小,一般控制在100±20℃。油的冷卻能力對變形也是至關重要的。淬火的攪拌方式和速度均影響變形。金屬熱處理冷卻速度越快,冷卻越不平均,產(chǎn)生的應力越大,模具的變形也越大??梢栽诒WC模具硬度要求的條件下,盡量采用預冷;采用分級冷卻淬火能明顯減少金屬淬火時產(chǎn)生的熱應力和組織應力,是減少一些外形較復雜工件變形的有效方法;對一些特別復雜或精度要求較高的工件,利用等溫淬火能明顯減少變形。
(三)零件結(jié)構(gòu)
金屬經(jīng)過中頻感應爐熱處理后在冷卻過程中,老是薄的部分降溫快,厚的部分降溫慢。在制定出實際出產(chǎn)需求的情況下,應盡量減少工件的厚薄差距,工件截面盡力做到平均,以減少溫度變化過渡區(qū);工件應盡量保持結(jié)構(gòu)與材料成分和組織的對稱性,以減少因為冷卻不均引起的畸變;工件應盡量避免尖棱角、溝槽等,在
型材散熱器工件的厚薄接壤處、臺階處要有圓角過渡;盡量減少工件上的孔、槽筋結(jié)構(gòu);厚度不平均零件可采用預留加工量的方法。
(四)采用合適的裝夾方式及夾具
目的是使工件加熱冷卻平均,以減少熱應力不均,組織應力不均,來減小變形,可改變裝夾方式,盤類零件與油面垂直,軸類零件立裝,使用補償墊圈,支承墊圈,疊加墊圈等,花鍵孔零件可用滲碳心軸等。
(五)采用合適的介質(zhì)
在保證同樣硬度要求的前提下,盡量采用油性介質(zhì),實驗和實踐證實,再其他前提無差異的條件下,油性介質(zhì)的冷卻速度較慢,而水性介質(zhì)的冷卻速度則相對快一 些。而且,和油性介質(zhì)比擬,水溫變化對水性介質(zhì)冷卻特性的影響較大,在同樣的熱處理前提下,油性介質(zhì)相對水性介質(zhì)淬火后的變形量要相對小。