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常用馬氏體不銹鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 1%~0.45%,鉻含量為12%~14%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),屬于鉻不銹鋼,通常指Cr13型不銹鋼。典型鋼號有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等。這類鋼一般用來制作既能承受載荷,又需要耐蝕性的各種閥門、泵等零件,以及一些不銹工具等。為提高耐蝕性,馬氏體不銹鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都控制在很低范圍,一般不超過0. 4%。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低,鋼的耐蝕性就越好,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,基體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就越高,則鋼的強(qiáng)度和硬度就越高;碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,形成鉻的碳化物量也就越多,其耐蝕性就變得越差。
低溫形變等溫淬火熱處理工藝可用于含合金元素略低的鋼種。首先將鋼料加熱至奧氏體化溫度,然后在下貝氏體區(qū)域進(jìn)行形變,隨之等溫轉(zhuǎn)變,得到貝氏體組織。采用低溫形變等溫淬火后,工件可以得到中等強(qiáng)度和較好的韌性。低溫形變熱處理的強(qiáng)韌化機(jī)制如下:1)由于奧氏體是過冷到500~600℃前后變形,且變形量較大,所以奧氏體受到嚴(yán)重扭曲,并產(chǎn)生了大量亞晶、次亞晶和數(shù)量很大的位錯(cuò),使鋼材強(qiáng)度大幅度提高。2)在變形的同時(shí)析出很多超微細(xì)的碳(氮)化物,這些碳(氮)化物以高度彌散狀態(tài)沉淀在位錯(cuò)周圍,阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),對位錯(cuò)起到釘扎作用,從而大大地提
由于鐵的晶體結(jié)構(gòu)與石墨的晶體結(jié)構(gòu)差異很大,而鐵與滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)要接近一些,所以普通鑄鐵在一般鑄造條件下只能得到白口鑄鐵,而不易獲得灰鑄鐵。因此,必須通過添加合金元素和改善鑄造工藝等手段來促進(jìn)鑄鐵石墨化,形成灰鑄鐵。1.化學(xué)成分的影響碳、硅、錳、硫、磷對石墨化有不同影響。其中碳、硅、磷是促進(jìn)石墨化的元素,錳和硫是阻礙石墨化的元素。在生產(chǎn)實(shí)際中,調(diào)整碳和硅的含量是控制鑄鐵組織和性能的基本措施之一。在一般鑄造條件下,鑄鐵中較高的碳含量是石墨化的必要條件,保證一定量的硅是石墨化的充分條件,碳與硅含量越高越易石墨化。若碳、
與氣體滲碳相比,碳氮共滲有如下優(yōu)點(diǎn):1)可以在較低溫度下,及在同樣時(shí)間內(nèi)獲得同樣滲層深度;或在處理溫度相同的情況下,共滲速度較快。2)碳氮共滲在工件表面、爐壁和發(fā)熱體上不析出炭黑。3)處理后零件的耐磨性比滲碳的高。4)工件扭曲變形小。在滲劑一定的情況下,碳氮共滲溫度與時(shí)間對滲層的組織結(jié)構(gòu)影響規(guī)律已如前述。在具體生產(chǎn)條件下應(yīng)根據(jù)零件工作條件、使用性能要求及滲層組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,再按前述規(guī)律確定,中溫氣體碳氮共滲工件的使用狀態(tài)和滲碳淬火相近,一般都是共滲后直接淬火。因此,盡管氮的滲入能降低臨界點(diǎn),但考慮心部強(qiáng)度,一
淬火熱處理工藝過程中零件出現(xiàn)變形是必然的,但零件出現(xiàn)表面裂紋導(dǎo)致表面或整體開裂是不允許的,一般作為廢品處理(高碳鋼淬火零件內(nèi)部出現(xiàn)微裂紋,經(jīng)回火后能消除的除外)。(1)引起變形和開裂的原因 在淬火加熱時(shí),由于零件熱應(yīng)力以及高溫時(shí)材料強(qiáng)度降低,延展性增加會(huì)導(dǎo)致變形。對合金鋼而言,由于其導(dǎo)熱性較差,若加熱速度太快,不僅零件變形大,甚至有開裂的危險(xiǎn)。在冷卻過程中由于熱應(yīng)力與組織應(yīng)力的共同作用,零件常出現(xiàn)變形,有的甚至出現(xiàn)表面裂紋。熱應(yīng)力是在加熱或冷卻過程中,零件由表面至心部各層的加熱或冷卻速度不一樣
經(jīng)淬火熱處理后零件硬度偏低和出現(xiàn)軟點(diǎn)的主要原因是:1)亞共析鋼加熱溫度低或保溫時(shí)間不充分,淬火組織中有殘留鐵素體。2)加熱過程中鋼件表面發(fā)生氧化、脫碳,淬火熱處理后局部生成非馬氏體組織。3)淬火熱處理時(shí),冷卻速度不足或冷卻不均勻,未全部得到馬氏體組織。4)淬火介質(zhì)不清潔,工作表面不干凈,影響了工件的冷卻速度,致使未能全部淬硬。正常情況下的材質(zhì)及零件截面尺寸,為防止淬火熱處理后零件硬度偏低最重要的是防止加熱時(shí)零件表面脫碳,其中最有效的辦法是采用可控氣氛或真空加熱。若在一般空氣電阻爐中加熱,在確保零件燒透及組織轉(zhuǎn)變的前
金屬材料滲碳熱處理后的缺陷主要有以下幾種:(1)黑色組織 在含Cr、Mn及Si等合金元素的滲碳鋼滲碳淬火后,在深滲層表面組織中出現(xiàn)沿晶界呈現(xiàn)斷續(xù)網(wǎng)狀的黑色組織。鋼滲碳淬火后在未經(jīng)腐蝕的金相試樣上可看到黑色組織,預(yù)防黑色組織的辦法是注意滲碳爐的密封性能,降低爐氣中的含氧量,一旦工件上出現(xiàn)黑色組織時(shí),若其深度不超過0. 02mm,可以增加一道磨削工序,將其磨去,或進(jìn)行表面噴丸處理。(2)反常組織 這種組織在前述過共析鋼退火組織缺
準(zhǔn)備工作1)鑄件準(zhǔn)備:鑄件去應(yīng)力退火前應(yīng)將冒口、型砂等清除干凈,氣孔、砂眼的補(bǔ)焊及粗加工工序應(yīng)按排在去應(yīng)力退火前。2)設(shè)備(可采用箱式電爐、燃?xì)鉅t及燃煤爐)準(zhǔn)備:對使用的加熱爐,應(yīng)按有關(guān)設(shè)備操作規(guī)程檢修,對燃料爐應(yīng)清理主煙道、爐膛、燃燒室及燃燒嘴的灰分等。3)測溫儀表準(zhǔn)備。4)裝爐:同爐裝的鑄件壁厚應(yīng)力求接近,具有同一規(guī)范的鑄件可裝同一爐。鑄件擺放應(yīng)平穩(wěn)并用支柱支撐。多層裝爐應(yīng)采用適當(dāng)墊鐵,使鑄鐵與爐底、鑄件之間留有150~ 200mm的間距。每層鑄件之間的墊鐵位置應(yīng)當(dāng)相同,鄰層之間不允許墊鐵的位置相互錯(cuò)開,以免發(fā)
退火、正火件熱處理工序的檢驗(yàn)項(xiàng)目及要求如下:(1)硬度檢驗(yàn)。按圖樣或客戶要求進(jìn)行。(2)變形檢驗(yàn)。零件變形量原則上小于其加工余量的1/3~1/2,客戶有要求的,按客戶要求進(jìn)行(校正工序應(yīng)計(jì)費(fèi))。(3)金相檢驗(yàn)。一般不做金相檢驗(yàn)。精密件、重要件或客戶要求進(jìn)行的,應(yīng)在工藝文件中注明,成批大量生產(chǎn)的可根據(jù)實(shí)際情況定期抽查,并根據(jù)技術(shù)要求按下列規(guī)定協(xié)商處理:1)碳素工具鋼退火后的珠光體組織,應(yīng)為2~4級(按GB/T 1298-2008第一級別圖評定)不允許有連續(xù)網(wǎng)狀碳化物。鋼料尺寸≤60mm的≤2級;>6
1.硬度1)熱處理零件均應(yīng)根據(jù)圖樣要求和工藝規(guī)定進(jìn)行硬度檢驗(yàn)或抽檢。2)以標(biāo)準(zhǔn)塊校對硬度計(jì),確認(rèn)后方可進(jìn)行測試硬度。3)檢驗(yàn)硬度前,應(yīng)將零件表面清理干凈,去除氧化皮、脫碳層及毛刺等,且表面不應(yīng)有明顯的機(jī)械加工痕跡,被測零件的溫度以室溫為準(zhǔn),或略高于室溫但以人手能穩(wěn)穩(wěn)抓住為限。4)硬度檢測部位應(yīng)根據(jù)工藝文件或由檢驗(yàn)、工藝人員確定。淬火部位檢查硬度不少于1處,每處不少于3點(diǎn),不均勻度應(yīng)在要求的范圍內(nèi)。被測零件直徑小于Φ38mm時(shí)應(yīng)予修正。5)一般的正火、退火件、調(diào)質(zhì)件采用布氏硬度計(jì)檢驗(yàn);對于尺寸較大者可用錘擊式硬度檢驗(yàn)
(1)外觀質(zhì)量1)鍛件和熱軋鋼材表面不允許有裂紋、折疊、結(jié)疤、白點(diǎn)、過大的圓度等外觀缺陷,因?yàn)楫?dāng)這些缺陷度大于粗加工余量時(shí),將是熱處理裂紋的起源。2)冷拔鋼和銀亮鋼,更不允許有表面缺陷存在,因?yàn)檫@類鋼加工余量小。如對彈簧鋼來說,表面缺陷將使彈簧壽命顯著降低。(2)化學(xué)成分1)當(dāng)鋼中有害元素磷、硫增加時(shí),如硫含量為0.04%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)淬火后易產(chǎn)生裂紋,錳含量>0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)也易淬裂(淬水的工件)。2)有些元素雖是微量元素,但會(huì)使鋼的熱處理規(guī)范大不相同,如煉鋼時(shí)脫氧劑用Al則其微粒熔點(diǎn)高,在鋼中起細(xì)化
熱處理殘余力是指工件經(jīng)熱處理后最終殘存下來的應(yīng)力,對工件的形狀,尺寸和性能都有極為重要的影響。當(dāng)它超過材料的屈服強(qiáng)度時(shí),便引起工件的變形,超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)就會(huì)使工件開裂,這是它有害的一面,應(yīng)當(dāng)減少和消除。但在一定條件下控制應(yīng)力使之合理分布,就可以提高零件的機(jī)械性能和使用壽命,變有害為有利。分析鋼在熱處理過程中應(yīng)力的分布和變化規(guī)律,使之合理分布對提高產(chǎn)品質(zhì)量有著深遠(yuǎn)的實(shí)際意義。例如關(guān)于表層殘余壓應(yīng)力的合理分布對零件使用壽命的影響問題已經(jīng)引起了人們的廣泛重視。工件在加熱和冷卻過程中,由于表層和心部的冷卻速度和時(shí)間的
淬火件熱處理按照工序有五大檢驗(yàn)項(xiàng)目,下面就詳細(xì)介紹淬火件熱處理工序的檢驗(yàn)項(xiàng)目以及要求。(1)零件淬火前的檢查1)是否符合工藝路線及工藝規(guī)程的要求;2)有無缺陷(變形、裂紋、碰傷等);3)鋼材是否符圖;4)客戶是否有其他要求。(2)硬度檢驗(yàn)1)有關(guān)硬度檢驗(yàn)參照前面規(guī)定執(zhí)行。2)零件淬火后,回火前其硬度值應(yīng)≥要求硬度中的中限。3)小零件淬火后不允許有軟點(diǎn),大件(直徑或厚度> 80mm)允許有少量軟點(diǎn)。4)整體加熱、局部淬火的零件,或局部加熱淬火的零件,淬火部位的尺寸范圍允許有一定的偏差,應(yīng)與客戶具體協(xié)商(但
調(diào)質(zhì)處理是指淬火后高溫回火的熱處理方法。高溫回火是指在500-650℃之間進(jìn)行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能,材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整,其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好,具有良好的綜合機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體。回火索氏體(tempered sorbite)是馬氏體于回火時(shí)形成的,在光學(xué)鏡相顯微鏡下放大500~600倍以上才能分辨出來,其為鐵素體基體內(nèi)分布著碳化物(包括滲碳體)球粒的復(fù)合組織。它也是馬氏體的一種回火組織,是鐵素體與粒狀碳化物的混合物。此時(shí)的鐵素體已基本無碳的過飽和度,碳化物也為穩(wěn)定型碳化物。常溫下是一種平衡
1)質(zhì)管部門負(fù)責(zé)執(zhí)行質(zhì)量檢驗(yàn)工作,在熱處理車間(工段或小組)設(shè)立檢驗(yàn)站,進(jìn)行日常質(zhì)量檢驗(yàn)工作。2)質(zhì)檢工作以專業(yè)檢驗(yàn)員為主,與生產(chǎn)工人的自檢、互檢相結(jié)合。3)在承接業(yè)務(wù)時(shí),應(yīng)首先對零件進(jìn)行外觀目測檢驗(yàn),有無裂紋、碰傷、銹蝕斑點(diǎn)。還應(yīng)調(diào)查制件的原材料,預(yù)先熱處理、鑄造工藝是否恰當(dāng),制件尺寸及加工余量是否與圖樣相符合,有變形要求的要檢查來時(shí)的原始變形情況。經(jīng)修復(fù)的模具(堆焊、補(bǔ)焊、砂光等)等制件,應(yīng)說明修復(fù)情況并檢查登記備查,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行探傷檢查等。4)檢驗(yàn)人員應(yīng)按照圖樣技術(shù)條件、標(biāo)準(zhǔn)、工藝文件、規(guī)定的檢驗(yàn)項(xiàng)目與方法等
滲碳件熱處理工序的檢驗(yàn)項(xiàng)目及要求如下:1)試樣應(yīng)與零件材料相同,批次相同。試樣直徑> 10mm,表面粗糙度應(yīng)在Ra3.2μm以下。有吊裝小孔的,對于批量較小件,亦可直接用工件檢驗(yàn)。2)滲碳層深度。按產(chǎn)品圖樣規(guī)定,滲碳層深度包括共析層、共析層過渡(亞共析層),其中過共析層+共析層為滲層總深度的50%~70%。測量方法:合金鋼:從試樣表面測至心部組織處;碳素鋼:從試樣表面測至過渡區(qū)1/2處。3)滲碳層組織。平衡狀態(tài)下,滲碳的顯微組織為珠光體+少量網(wǎng)狀碳化物,網(wǎng)狀碳化物不超過4級(按20Cr鋼滲碳網(wǎng)狀碳化物標(biāo)準(zhǔn)評定
在實(shí)際生產(chǎn)中,設(shè)計(jì)人員有時(shí)只注意到如何使零件的結(jié)構(gòu)、形狀及尺寸適合部件機(jī)構(gòu)的需要,而往往忽視了零件在熱處理過程中因其結(jié)構(gòu)和加工工藝不合理給熱處理工序帶來的不便,以致引起淬火變形甚至開裂,使零件報(bào)廢。因此,在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí),必須充分考慮淬火零件的結(jié)構(gòu)、形狀及各部分的尺寸以及加工工藝與熱處理工藝性的關(guān)系。1)在設(shè)計(jì)淬火零件的結(jié)構(gòu)、形狀及尺寸時(shí),應(yīng)掌握以下原則:在零件設(shè)計(jì)過程中,要在尖角、棱角地方倒角,如圖1所示。因?yàn)榧饨恰⒗饨遣糠质谴慊饡r(shí)應(yīng)力最為集中地方,往往成為淬火裂紋的起點(diǎn)。圖1 開工藝孔避免淬火變形、開裂
金屬材料常見滲氮缺陷及其原因主要有以下幾方面:(1)硬度偏低。生產(chǎn)實(shí)踐中,工件滲氮后其表面硬度有時(shí)達(dá)不到工藝規(guī)定的要求,輕者可以返工,重者則造成報(bào)廢。造成硬度偏低的原因通常有:1)設(shè)備方面。如系統(tǒng)漏氣造成氧化。2)材料方面。如材料選擇不合理。3)前期熱處理。如基體硬度太低,表面脫碳嚴(yán)重等。4)工件預(yù)處理不徹底。如進(jìn)爐前的清潔方式不當(dāng)及清潔度不夠。5)工藝方面。如滲氮溫度過高或過低,時(shí)間短或氮濃度不足等。(2)硬度和滲層不均勻。主要原因有:裝爐方式不合理,氣壓調(diào)節(jié)不當(dāng),滲氮處理期間溫度不均勻,爐內(nèi)氣流不合理。(3)滲
真空熱處理技術(shù)是近些年發(fā)展起來的一種新型的熱處理技術(shù),它所具備的特點(diǎn),正是模具制造中所迫切需要的,比如防止加熱氧化和脫碳,真空脫氣或除氣,消除氫脆,從而提高模具零件的塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度。真空加熱緩慢、零件內(nèi)外溫差較小等因素,決定了真空熱處理工藝造成的零件變形小等。按采用的冷卻介質(zhì)不同,真空淬火可分為真空油冷淬火、真空氣冷淬火、真空水冷淬火和真空硝鹽等溫淬火。模具真空熱處理中主要應(yīng)用的是真空油冷淬火、真空氣冷淬火和真空回火。為保持工件真空加熱的優(yōu)良特性,淬火介質(zhì)和冷卻工藝的選擇及制訂非常重要,模具淬火過程主要采用油
真空熱處理爐有如下特點(diǎn):(1)嚴(yán)格的真空密封。金屬零件進(jìn)行真空熱處理均在密閉的真空爐內(nèi)進(jìn)行,因此,獲得和維持爐子原定的漏氣率,保證真空爐的工作真空度,對確保零件真空熱處理的質(zhì)量非常重要。所以真空熱處理爐的一個(gè)關(guān)鍵問題,就是要有可靠的真空密封結(jié)構(gòu)。為了保證真空爐的真空性能,在真空熱處理爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須遵循一個(gè)基本原則,就是爐體必須采用氣密焊接,同時(shí)在爐體上盡量少開或者不開孔,少采用或者避免采用動(dòng)密封結(jié)構(gòu),以盡量減少真空泄漏的可能性。安裝在真空爐體上的部件、附件,例如水冷電極、熱電偶導(dǎo)出裝置等也都必須設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)。(2