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影响锻件热处理加工的因素

2020-10-31 17:50:34

  锻造热处理加工中,除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外,还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求,采用合理的锻造工艺和工艺参数,可以通过下列几方面来改善原材料的组织和性能:
  (1)打碎柱状晶,改善宏观偏析,把铸态组织变为锻态组织,并在合适的温度和应力条件下,焊合内部空隙,提高材料的致密度;
  (2) 铸锭经过锻造形成纤维组织,进一步通过轧制、挤压、模锻,使锻件得到合理的纤维方向分布;
  (3) 控制晶粒的大小和均匀度;
  (4) 改善第二相(例如莱氏体刚中的合金碳化物)的分布;
  (5) 使组织得到形变强化或形变-相变强化等。
  由于上述组织的改善,使锻件的塑性、冲击韧度、疲劳强度及持久性能等也随之得到了提高,然后通过零件的热处理加工就能得到零件所要求的硬度、强度和塑性等良好的综合性能。
  如果所采用的锻造工艺不合理,则可能产生锻件缺陷,包括表面缺陷、内部缺陷或性能不合格等,会影响后续工序的加工质量,有的则严重影响锻件的性能,降低做制成品件的使用寿命,甚至危及安全。
  锻件组织对热处理加工后的组织和性能的影响主要表现在以下几方面:
  (1)不可改善的组织缺陷:奥氏体和铁素体耐热不锈钢、高温合金、铝合金、镁合金等在加热和冷却过程中,没有同素异构转变的材料,以及一些铜合金和钛合金等,在锻造过程中产生的组织缺陷用热处理加工的办法不能改善。
  (2)可以得到改善的组织缺陷:在一般过热的结构钢锻件中的粗晶和魏氏组织,过共析钢和轴承钢由于冷却不当引起的轻微的网状碳化物等在锻后热处理加工时,锻件热处理加工后仍可获得满意的组织和性能。
  (3) 正常的热处理加工较难消除的组织缺陷:例如低倍粗晶、9Cr18不锈钢、H13的孪晶碳化物等需用高温正火、反复正火、低温分解、高温扩散退火等措施才能得到改善。
  (4)用一般热处理加工工艺不能消除的组织缺陷:严重的石状断口和棱面断口、过烧、不锈钢中的铁素体带、莱氏体合金工具钢中的碳化物网和带等使热处理加工后的锻件性能下降,甚至不合格。
  (5)在热处理加工时将会进一步发展的组织缺陷:例如,合金结构钢锻件中的粗晶组织,如果锻后热处理加工时未得到改善,在碳、氮共渗和淬火后常引起马氏体针粗大和性能不合格;高速钢中的粗大带状碳化物,淬火时常引起开裂。
  (6) 如果加热不当,例如加热温度过高和加热时间过长,将会引起脱碳、过热、过烧等缺陷。
  (7)锻后冷却过程中,如果工艺不当可能引起冷却裂纹、白点等,在热处理加工过程中开裂。
  切削加工对热处理加工工件的质量影响有哪些?
  (1)在工件调质、退火、正火状态下,硬度低于45HRC,切削加工对工件的质量包括表面光洁度、残余应力、加工余量、表面脱碳贫碳层得去除等,影响均不明显,不至于造成工件潜在性能的变化。
  (2)对工件淬硬的钢或工件加工,又称为硬态加工,工件硬度高达50~65HRC,材料主要包括普通淬火钢、淬火态模具钢、轴承钢、轧锟钢及高速钢等,切削加工的影响就较明显,切削加工过程中切削热的产生和传导、高速摩擦和磨损等因素都会对已加工表面造成一定程度的破坏。硬态切削已加工表面的完整性内容主要包括表层组织形态以及硬度、表面粗糙度、尺寸精度、残余应力的分布和白层的产生。

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