熱處理變形控制及校正方法在實際生產(chǎn)中的應用

1、-. z.內(nèi)容提要在熱處理過程中，工件變形是一種不可防止的現(xiàn)象。變形量保持在一定的要求*圍內(nèi)不影響工件的使用，但變形過大、以至于超出公差要求*圍則工件報廢，不能使用，造成浪費。本文通過對多年實際操作經(jīng)歷的總結(jié)，從理論上闡述了工件熱處理產(chǎn)生變形的原因，并聯(lián)系生產(chǎn)實際，介紹了在熱處理各個環(huán)節(jié)中產(chǎn)生變形的因素并極具針對性的介紹了控制各種產(chǎn)生變形的因素，諸如：分級淬火、等溫淬火、預冷淬火等熱處理控制變形方法及其他確實有效的變形控制方法。并以實際生產(chǎn)中的產(chǎn)品為例，比照證明了相關控制并減小熱處理變形的方法。以及實際生產(chǎn)過程中，在產(chǎn)生較大變形的情況下，針對不同的產(chǎn)品特性所采取的校型方法。-. z.1、熱處理

2、變形產(chǎn)生的原理及危害工件淬火中引起的變形宏觀或微觀是操作中一種常見庛病，碳素鋼薄板類工件在淬火前采用綜合工藝可以在不同程度控制變形，對于模具鋼、高速鋼、量具鋼可以結(jié)合分級淬火、等溫淬火、預冷淬火減小變形量。熱處理的各個環(huán)節(jié)，都存在導致產(chǎn)生變形的因素。物體的熱脹冷縮是眾所周知的一種現(xiàn)象，鋼材同樣也是如此，淬火時當高溫工件放入淬火冷卻劑時，遇冷工件必然會產(chǎn)生收縮。工件截面上各局部的冷卻是有先后的，因此各局部發(fā)生收縮也就有了先后，工件外表先冷卻、先發(fā)生收縮，工件中心后冷卻，還沒有發(fā)生收縮。這樣外表的收縮就必然要受到中心局部的牽制。這種由于工件表里熱脹冷縮的不一致即有溫差而造成的內(nèi)應力稱熱應力。鋼在淬

3、火冷卻過程中還要發(fā)生奧氏體向馬氏體組織的轉(zhuǎn)變過程，由于奧氏體的比容較馬氏體小得多，所以在奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的同時，也就伴隨著發(fā)生體積的膨脹。由于工件截面上各局部的冷卻速度不一致，因此發(fā)生組織的轉(zhuǎn)變和體積的膨脹 也就不一致。工件外表先冷到Ms點，先發(fā)生轉(zhuǎn)變和膨脹，而此時中心局部卻尚未或正在開場發(fā)生轉(zhuǎn)變和膨脹，這樣外表的體積必然要受到中心局部的約束。這種由于工件表里組織轉(zhuǎn)變的不一致而造成的內(nèi)應力稱組織應力。對每一個淬火工件來講，既有熱應力，又有組織應力，問題在于這兩種應力綜合的結(jié)果如何。當這兩種應力的綜合結(jié)果超過了鋼材的屈服強度s時，則引起變形，當這兩種內(nèi)應力綜合的結(jié)果超過了鋼材的強度極限b時，則

4、將引起鋼材發(fā)生開裂的危險。2、變形的控制方法2.1 熱處理過程中控制變形的方法2.1.1 加熱控制法2.1.1.1 對于形狀復雜的重要零件及薄板件或工具，可在加熱淬火前進展一次或兩次預熱，這樣可以減少工件表里的溫差所造成的熱應力。2.1.1.2 在保證硬度的前提下選正常淬火溫度下限和采用冷卻能力較為緩慢的淬火冷卻劑。2.1.1.3 在可能條件下，最好采用分級淬火或等溫淬火法。此外，預冷淬火和雙液淬火法也是減小工件淬火應力和變形的一效方法。2.1.2 冷卻控制法對于厚薄不對稱、孔洞不對稱，存在直角、尖角、盲孔等，加熱前可以局部綁扎或填堵孔洞，冷卻時可采用局部預冷或分先后次序冷卻的方法，還可以通過

5、控制冷卻溫度，調(diào)節(jié)剩余奧氏體量到達微變形的效果。2.1.3 淬火操作控制方法2.1.3.1 細長工件鉆頭、長大銑刀、扣箱錐或薄而平的工件應十分垂直地浸入，以防彎曲。2.1.3.2 薄壁環(huán)狀工件如圓環(huán)、套圈應軸向垂直浸入淬火冷卻劑中。2.1.3.3 厚薄不均的零件，要有選擇地將零件的*一部位先預冷或先淬入介質(zhì)中，以盡可能使零件整體各個方向上的冷卻速度均勻。2.2 熱處理前控制變形的方法2.2.1消除應力控制法工件從毛坯制造開場，經(jīng)多道工序后，存在復雜的加工應力，如果將較大的加工剩余應力帶入熱處理的加熱過程，零件熱處理后產(chǎn)生的變形量，很可能會超過預留給熱處理工序的加工余量。2.2.2 裝爐方式控制

6、法細長軸、條狀、薄板類零件，宜垂直吊掛在加熱爐中加熱去應力、加熱過程、淬火過程、回火過程不宜在箱式爐中平放或斜放，齒輪經(jīng)滲碳或碳氮共滲后的淬火，必須使用專用淬火壓床或?qū)Ｓ脢A具，以防止產(chǎn)生翹曲變形。3、生產(chǎn)中應用控制變形方法的實例3.1 45#鋼墊板380*260*5mm淬火變形的控制產(chǎn)品圖紙見圖3-1，采用多種熱處理方式進展比照試驗，具體工藝參數(shù)見表3-1。圖3-1 45#鋼墊板380*260*5mm表3-1 45#鋼墊板380*260*5mm熱處理工藝參數(shù)比照去應力設備溫度時間預 熱一次)加熱設備/溫度保溫時間淬火介質(zhì)停留時間淬火后硬度HRC變形量回火溫度時間工藝標準無無45千瓦箱式電阻爐9

7、2010分鐘油33373mm34060分鐘自設標準井式低溫回火爐采用垂直吊掛650、30分鐘緩冷300以下、空冷60020分鐘中溫鹽浴爐8403分鐘160硝鹽3分鐘取出后空冷48500.3mm無自設標準井式低溫回火爐垂直吊掛650、30分鐘緩冷300以下、空冷60020分鐘中溫鹽浴爐8005分鐘160硝鹽分級淬火3分鐘取出空冷50550.3mm垂直吊掛20060分鐘采用表3-2工藝標準一淬火后工件變形，由于65Mn材質(zhì)淬火后校型困難，變形問題比擬棘手。采用自設標準：因65Mn淬透性比碳鋼高，脫碳傾向小，然而過熱敏感性較大，錳又使Ac1、Ac3降低，所以加熱溫度，保溫時間要注意，故中溫鹽溫度改為

8、800，保溫5分鐘，其余數(shù)據(jù)同表3-2。共20塊供外樣板體硬度、變形量均100%到達標準。3.3 T10 樣板淬火變形的控制圖3-3 樣板體產(chǎn)品圖紙見圖3-3，采用多種熱處理方式進展比照試驗，具體工藝參數(shù)見表3-3。表3-3 T10 樣板熱處理參數(shù)比照去應力設備、溫度、時間預熱加熱設備溫度保溫時間淬火介質(zhì)停留時間淬火后硬度HRC變形量260回火60分鐘改良前無無45千瓦箱式電阻爐84015分鐘160 硝鹽3分鐘64660.40.6mm6365實驗井式回火爐垂直吊掛65030分鐘緩冷300空冷60030分鐘45千瓦箱式電阻爐82012分鐘180 硝鹽3分鐘62650.20.4mm6264實驗井式

9、低溫回火爐采用垂直吊掛65030分鐘緩冷300空冷60030分鐘45千瓦箱式電阻爐800爐內(nèi)先加平墊板10分鐘200 硝鹽2分鐘6062=0.3mm5760采用實驗(二)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)共30種150塊供外件(厚度一樣)不同形狀、不同尺寸的工件，一次交驗145塊合格，合格率97%對于碳素鋼45#尺寸較大的薄板、65Mn、T10A形狀復雜的樣板體，其厚度1.5mm，硬度5456HRC；校直后，變形量0.3mm，硬度3941HRC。校直方法還有很多，應結(jié)合具體工件，采用合理方法，到達標準要求。結(jié)論：本文通過對在熱處理工藝流程中各種對熱處理產(chǎn)品產(chǎn)生變形的因素的分析，針對各因素特點，通過特定熱處理手段及熱處理前后的準備工作，控制熱處理產(chǎn)品的變形量。控制方法如下：1、熱處理控制方法：包括控制加熱方式、控制冷卻方法、控制熱處理淬火過程中的操作方法三種控制方式。2、其他控制方法：包括熱處理前的應力消除方法及裝爐方