加热工艺不当常产生的缺陷Word格式.docx
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脱碳使零件的强度和疲劳性能下降,磨损抗力减弱,见实例14、刀。
关于脱碳的详细介绍见第三章第一节。
2.增碳
经油炉加热的锻件,常常在表面或部分表面发生增碳现象。
有时增碳层厚度达1.5~1.6mm,增碳层的含碳量达1%(质量分数)左右,局部点含碳量甚至超过2%(质量分数),出现莱氏体组织。
这主要是在油炉加热的情况下,当坯料的位置靠近油炉喷嘴或者就在两个喷嘴交叉喷射燃油的区域内时,由于油和空气混合得不太好,因而燃烧不完全,结果在坯料的表面形成还原性的渗碳气氛,从而产生表面增碳的效果,见实例12、13。
增碳使锻件的机械加工性能变坏,切削时易打刀。
3.过热
过热是指金属坯料的加热温度过高,或在规定的锻造与热处理温度范围内停留时间太长,或由于热效应使温升过高而引起的晶粒粗大现象。
碳钢(亚共析或过共析钢)过热之后往往出现魏氏组织。
马氏体钢过热之后,往往出现晶内织构,工模具钢往往以一次碳化物角状化为特征判定过热组织。
钛合金过热后,出现明显的β相晶界和平直细长的魏氏组织。
合金钢过热后的断口会出现石状断口或条状断口。
过热组织,由于晶粒粗大,将引起力学性能降低,尤其是冲击韧度。
一般过热的结构钢经过正常热处理(正火、淬火)之后,组织可以改善,性能也随之恢复,这种过热常被称之为不稳定过热;
而合金结构钢的严重过热经一般的正火(包括高温正火)、退火或淬火处理后,过热组织不能完全消除,这种过热常被称之为稳定过热。
关于过热的详细介绍见第三章第三节和实例8、9、10、15、16、55、88、90、92。
4.过烧
过烧是指金属坯料的加热温度过高或在高温加热区停留时间过长,炉中的氧及其它氧化性气体渗透到金属晶粒间的空隙,并与铁、硫、碳等氧化,形成了易熔的氧化物的共晶体,破坏了晶粒间的联系,使材料的塑性急剧降低。
过烧严重的金属,撤粗时轻轻一击就裂,拔长时将在过烧处出现横向裂纹。
过烧与过热没有严格的温度界线。
一般以晶粒出现氧化及熔化为特征来判断过烧。
对碳钢来说,过烧时晶界熔化、严重氧化工模具钢(高速钢、Cr12型钢等)过烧时,晶界因熔化而出现鱼骨状莱氏体。
铝合金过烧时出现晶界熔化三角区和复熔球等。
锻件过烧后,往往无法挽救,只好报废,见实例17、18、50、65、66。
5.加热裂纹
在加热截面尺寸大的大钢锭和导热性差的高合金钢和高温合金坯料时,如果低温阶段加热速度过快,则坯料因内外温差较大而产生很大的热应力。
加之此时坯料由于温度低而塑性较差,若热应力的数值超过坯料的强度极限,就会产生由中心向四周呈辐射状的加热裂纹,使整个断面裂开,见实例49。
6.铜脆
铜脆在锻件表面上呈龟裂状。
高倍观察时,有淡黄色的铜(或铜的固溶体)沿晶界分布。
坯料加热时,如炉内残存氧化铜屑,在高温下氧化钢还原为自由铜,熔融的钢原子沿奥氏体晶界扩展,削弱了晶粒间的联系。
另外,钢中含铜量较高[>2%(质量分数)]时,如在氧化性气氛中加热,在氧化铁皮下形成富铜层,也引起钢脆
摘少自:
dianl168博客回火常见问题与解决技巧
(2009-07-21)
100℃热水回火之优点
低温回火常使用180℃至200℃左右来回火,使用油煮回火。
其实若使用100℃的热水来进行回火,会有许多优点,包括:
(1)100℃的回火可以减少磨裂的发生;
(2)100℃回火可使工件硬度稍增,改善耐磨性;
(3)100℃的热水回火可降低急速加热所產生裂痕的机会;
(4)进行深冷处理时,降低工件发生深冷裂痕的机率,对残留沃斯田体有缓衝作用,增加材料强韧性;
(5)工件表面不会產生油焦,表面硬度稍低,适合磨床研磨加工,亦不会產生油煮过热乾烧之现象。
二次硬化之高温回火处理
对於工具钢而言,残留应力与残留沃斯田体均对钢材有著不良的影响,浴消除之就要进行高温回火处理或低温回火。
高温回火处理会有二次硬化现象,以SKD11而言,530℃回火所得钢材硬度较200℃低温回火稍低,但耐热性佳,不会產生时效变形,且能改善钢材耐热性,更可防止放电加工之加工变形,益处甚多。
在300℃左右进行回火处理,為何会產生脆化现象?
部分钢材在约270℃至300℃左右进行回火处理时,会因残留沃斯田体的分解,而在结晶粒边界上析出碳化物,导致回火脆性。
二次硬化工具钢当加热至500℃~600℃之间时才会引起分解,在300℃并不会引起残留沃斯田体的分解,故无300℃脆化的现象產生。
回火產生之回火裂痕
以淬火之钢铁材料经回火处理时,因急冷、急热或组织变化之故而產生之裂痕,称之為回火裂痕。
常见之高速钢、SKD11模具钢等回火硬化钢在高温回火后急冷也会產生。
此类钢材在第一次淬火时產生第一次麻田散体变态,回火时因淬火產生第二次麻田散体变态(残留沃斯田体变态成麻田散体),而產生裂痕。
因此要防止回火裂痕,最好是自回火温度作徐徐冷却,同时淬火再回火的作业中,亦应避免提早提出回火再急冷的热处理方式。
回火產生之回火脆性
可分為300℃脆性及回火徐冷脆性两种。
所谓300℃脆性係指部分钢材在约270℃至300℃左右进行回火处理时,会因残留沃斯田体的分解,而在结晶粒边界上析出碳化物,导致回火脆性。
所谓回火徐冷脆性係指自回火温度(500℃~600℃)徐冷时出现之脆性,Ni-Cr钢颇為显著。
回火徐冷脆性,可自回火温度急冷加以防止,根据多种实验结果显示,机械构造用合金钢材,自回火温度施行空冷,以10℃/min以上的冷却速率,就不会產生回火徐冷脆性。
高週波淬火常见之问题
高週波淬火处理常见的缺陷有淬火裂痕、软点及剥离三项。
高週波淬火最忌讳加热不均匀而產生局部区域的过热现象,诸如工件锐角部位、键槽部位、孔之周围等均十分容易引起过热,而导致淬火裂痕的发生,上述情形可藉由填充铜片加以降低淬火裂痕发生的可能性。
另外高週波淬火工件在淬火过程不均匀,会引起工件表面硬度低的缺点,称之為软点,此现象係由於高週波淬火温度不均匀、喷水孔阻塞或孔的大小与数目不当所致。
第三种会產生的缺失是表面剥离现象,主要原因為截面的硬度变化量大或硬化层太浅,因此常用预热的方式来加深硬化层,可有效防止剥离现象。
不銹钢為何不能在500℃至650℃间进行回火处理?
大部分的不銹钢在固溶化处理后,若在475℃至500℃之间长时间持温时,会產生硬度加大、脆性亦大增的现象,此称之為475℃脆化,主要原因有多种说法,包括相分解、晶界上有含铬碳化物的析出及Fe-Cr化合物形成等,使得常温韧性大减,且耐蚀性亦甚差,一般不銹钢的热处理应避免常时间持温在这个温度范围。
另外在600℃至700℃之间长时间持温,会產生s相的析出,此s相是Fe-Cr金属间化合物,不但质地硬且脆,还会将钢材内部的铬元素大量耗尽,使不銹钢的耐蚀性与韧性均降低。
為何会產生回火变形?
会產生回火变形的主要原因為回火淬火之际產生的残留硬力或组织变化导致,亦即因回火使张应力消除而收缩、压应力的消除而膨胀,包括回火初期析出e碳化物会有若干收缩、雪明碳铁凝聚过程会大量收缩、残留沃斯田铁变态成麻田散铁会膨胀、残留沃斯田铁变态成变韧铁会膨胀等,导致回火后工件的变形。
防止的方法包括:
(1)实施加压回火处理;
(2)利用热浴或空气淬火等减少残留应力;
(3)用机械加工方式矫正及(4)预留变形量等方式。
回火淬性的种类
(1)270℃~350℃脆化:
又称為低温回火淬性,大多发生在碳钢及低合金钢。
(2)400℃~550℃脆化:
通常构造用合金钢再此温度范围易產生脆化现象。
(3)475℃脆化:
特别指Cr含量超过13%的肥粒铁系不銹钢,在400℃至550℃间施以回火处理时,產生硬度增加而脆化的现象,在475℃左右特别显著。
(4)500℃~570℃脆化:
常见於加工工具钢、高速钢等材料,在此温度会析出碳化物,造成二次硬化,但也会导致脆性的提高。
dianl168博客热处理工艺-淬火工艺、淬火介质及冷却方法
(2009-07-17)
淬火工艺是将钢加热到AC3或AC1点以上某一温度,保持一定时间,然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。
淬火的目的是提高硬度、强度、耐磨性以满足零件的使用性能。
淬火工艺应用最为广泛,如工具、量具、模具、轴承、弹簧和汽车、拖拉机、柴油机、切削加工机床、气动工具、钻探机械、农机具、石油机械、化工机械、纺织机械、飞机等零件都在使用淬火工艺。
(1)淬火加热温度
淬火加热温度根据钢的成分、组织和不同的性能要求来确定。
亚共析钢是AC3+(30~50℃);
共析钢和过共析钢是AC1+(30~50℃)。
亚共析钢淬火加热温度若选用低于AC3的温度,则此时钢尚未完全奥氏体化,存在有部分未转变的铁素体,淬火后铁素体仍保留在淬火组织中。
铁素体的硬度较低,从而使淬火后的硬度达不到要求,同时也会影响其他力学性能。
若将亚共析钢加热到远高于AC3温度淬火,则奥氏体晶粒回显著粗大,而破坏淬火后的性能。
所以亚共析钢淬火加热温度选用AC3+(30~50℃),这样既保证充分奥氏体化,又保持奥氏体晶粒的细小。
过共析钢的淬火加热温度一般推荐为AC1+(30~50℃)。
在实际生产中还根据情况适当提高20℃左右。
在此温度范围内加热,其组织为细小晶粒的奥氏体和部分细小均匀分布的未溶碳化物。
淬火后除极少数残余奥氏体外,其组织为片状马氏体基体上均匀分布的细小的碳化物质点。
这样的组织硬度高、耐磨性号,并且脆性相对较少。
过共析钢的淬火加热温度不能低于AC1,因为此时钢材尚未奥氏体化。
若加热到略高于AC1温度时,珠光体完全转变承奥氏体,并又少量的渗碳体溶入奥氏体。
此时奥氏体晶粒细小,且其碳的质量分数已稍高与共析成分。
如果继续升高温度,则二次渗碳体不断溶入奥氏体,致使奥氏体晶粒不断长大,其碳浓度不断升高,会导致淬火变形倾向增大、淬火组织显微裂纹增多及脆性增大。
同时由于奥氏体含碳量过高,使淬火后残余奥氏体数量增多,降低工件的硬度和耐磨性。
因此过共析钢的淬火加热温度高于AC1太多是不合适的,加热到完全奥氏体化的ACm或以上温度就更不合适。
在生产实践中选择工件的淬火加热温度时,除了遵守上述一般原则外,还要考虑工件的化学成分、技术要求、尺寸形状、原始组织以及加热设备、冷却介质等诸多因素的影响,对加热温度予以适当调整。
如合金钢零件,通常取上限,对于形状复杂零件取下限。
强韧化新工艺选用的淬火加热温度与常用淬火温度有所区别。
如亚温淬火是亚共析钢在略低于AC3的温度奥氏体化后淬火,这样可提高韧性,降低脆性转折温度,并可消除回火脆性。
如45、40Cr、60Si2等材料制成的工件亚温淬火加热温度为AC3-(5~10℃)。
采用高温淬火可获得较多的板条状马氏体或使全部板条马氏体提高强度和韧性。
如16Mn钢在940℃淬火,5CrMnMo钢在890℃淬火,20CrMnMo钢在920℃淬火,效果较好。
高碳钢低温、快速、短时加热淬火,适当降低高碳钢的淬火加热温度,或采用快速加热及缩短保温时间的办法,可减少奥氏体的碳含量,提高钢的韧性。
(2)保温时间
为了使工件内外各部分均完成组织转变、碳化物溶解及奥氏体
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