零件滲碳后進行淬火,除了受零件自身形狀、截面變化、滲碳層表面含碳量等因素影響之外,還同熱處理冷卻介質和冷卻方法有關,滲碳層的存在對于淬火變形有明顯的影響,一般而言將使零件在主導應力方向淬火的收縮變形率增加。
滲碳淬火后變形的實質為低碳鋼零件滲碳后表面的碳濃度增高,水冷后表面組織為馬氏體,但在高溫到Ms點區域內,呈現明顯的熱收縮,表面滲層和心部是在冷卻過程中,其應力處于對立的狀態,心部是否淬硬決定了零件沿主應力方向的變形,通常零件在冷卻時只能獲得塑性較好的鐵素體組織,在表面奧氏體熱收縮的壓縮應力作用下,使零件在主導應力的作用下產生收縮變形。而在表層冷至Ms點以下,產生馬氏體轉變后體積增大,可彌補部分尺寸的收縮,使零件的厚度方向增大。
滲碳或淬火溫度過高,使零件的表面碳濃度過高,加上爐內氣體循環不良、爐溫不均勻等將造成淬火后的零件變形增大,另外材料的淬透性不穩定等同樣會引起淬火后的變形。
應當注意滲碳零件經過熱處理后出現變形是重要的質量缺陷,在第3章中已經作了部分介紹,其影響因素較多,需要注意滲碳層不對稱分布、形狀復雜等因素的影響,淬火后都會出現明顯的畸形變形,特征為滲碳層一側呈凹形彎曲,無滲碳層呈凸形彎曲。其變形的原因為:淬火冷卻時有滲碳層的一面在奧氏體區線長度急劇收縮,無滲碳層部分轉變為低碳索氏體、貝氏體或馬氏體,組織的比容增大,使線長度伸長,導致零件兩對立面間產生彎曲應力和變形,滲碳層一面呈凹形彎曲。在零件冷卻到低溫馬氏體相變區,即使表層體積增大,也難于使已存在的塑性變形改變,因此滲碳層一面最后呈現凹形彎曲。如果出現因零件不對稱而出現的變形是畸形,將難以校正。