热处理变形产生的原因及控制方法.docx

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热处理变形产生的原因及控制方法

热处理变形产生的原因及控制方法

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变化差和残余奥氏体的多少和钢的淬透性等因素有关。

2减少和控制热处理变形的方法

2.1合理安排零件结构

金属热处理后在冷却过程中,总是薄的部分冷得快,厚的部分冷得慢。

在满足实际生产需要的情况下,应尽量减少工件厚薄悬殊,零件截面力求均匀,以减少过渡区因应力集中产生畴变和开裂倾向；工件应尽量保持结构与材料成分和组织的对称性,以减少由于冷却不均引起的畸变:

工件应尽量避免尖锐棱角、沟槽等,在工件的厚薄交界处、台阶处要有圆角过渡:

尽量减少工件上的孔、槽筋结构不对称:

厚度不均匀零件采用预留加工量的方法[12、13]。

2.2热处理温度的控制

在热处理工艺中，对工件热加工温度的设定是重中之重，而仅仅设定准确还是远远不够的。

在热处理过程中，炉内的温度测量是热处理工艺的重要参数测量[24]。

要是测量不准确，热处理质量就无法得到保证，而且温度与热处理后的工件性能密切相关。

在温度超过AC3线后，工件的硬度并不随温度的上升有明显提高，但由于温度升高导致内应力加大，加大了变形量[14、15]。

由此可见：

（1）降低工艺温度后，工件的高温强度损失较小，塑性抗力增强，这样工件的抗应力形变、抗淬火形变、抗高温蠕变的综合能力增强，从而减小了形变。

（2）工艺温度降低后，工件加热、冷却的温度区间减少，由此引起的各个部位的温度不一致性也会降低，从而导致的热应力和组织应力也相对减少，这样变形也会减少。

（3）如果工艺温度降低且热处理工艺时间缩短，则工件高温蠕变时间减少，变形也会减少[16、17]。

2.3运用合理的冷却方法

金属淬火后冷却过程对变形的影响也是很重要的一个变形原因。

热油淬火比冷油淬火变形小,一般控制在100士20℃。

油的冷却能力对变形也是至关重要的.淬火的搅拌方式和速度均影响变形。

金属热处理冷却速度越快,冷却趁不均匀,产生的应力越大,模具的变形也越大。

可以在保证模具硬度要求的前提下,尽量采用预冷:

采用分级冷却淬火能显著减少金属淬火时产生的热应力和组织应力,是减少一些形状较复杂工件变形的有效方法;对一些特别复杂或精度要求较高的工件,利用等温淬火能显著减少变形[18]。

2.4控制炉内温度的均匀性

炉内温度均匀性是造成热处理形变的因素之一，如果在工件的不同部位产生温差，那么有温差就有热应力，就会导致变形。

随着炉内温度的升高，试样的温度均匀性下降，由此带来变形量增大所以提高炉温均匀性，尤其是保证工件加热阶段的温度均匀性，将有助于减小变形；放置在不同部位的零件应以相同的速度升温，并同时达到渗碳温度也是控制变形的关键，这样就可以有效地减小变形散差；在加热前先进行预热，也可减少因升温过快而造成的温度分布不均匀，并且可以避免因加热过快而造成的开裂[19]。

2.5进行必要的预先热处理

最终热处理前的金相组织对最终热处理变形关系甚大，因此对形状复杂、要求高、易产生变形的工件需要进行必要的预先热处理，以消除网状碳化物和粗大晶粒。

正火硬度过高、混晶、大量索氏体或魏氏组织都会使内孔变形增大,所以要用控温正火或等温退火来处理锻件。

金属的正火、退火以及在进行淬火之前的调质,都会对金属最终的变形量产生一定的影响,直接影响到的是金属组织结构上的变化.实践证明,在正火时采用等温淬火可有效地使金属组织结构趋于均匀,从而使其变形量减小[20]。

2.6制订合理的热处理工艺

A、控制加热速度。

为了减小加热时的温差和热应力，应采用比较缓慢的加热速度，并采用一次或二至三次预热，特别是在500~600e范围内，要缓慢加热，因为这时材料由弹性变形转为塑性变形，是影响变形最大的温度区域。

B、选择加热温度。

在保证机械性能的前提下，尽量将淬火温度控制在下限并适当缩短保温时间，从而减小温差引起的热应力，且所得奥氏体晶粒细小，其塑性变形抗力较大，这都有利于减小变形。

C、采用合理的淬火方式[21～26]。

淬火方式和冷却介质的选择对减小和控制热处理变形具有很大作用，由于在这个过程中，不仅出现热应力，而且还出现组织应力，因此必须十分慎重，其目的是使工件在马氏体能转变之前尽量使前部分温度均匀，在马氏体转变过程中力求缓冷，减小工件各部分转变的不同时性，从而实现减小组织应力造成的变形，采用的方法有：

（a）预冷淬火。

将奥氏体化后的工件，先预冷一段时间，使各部分温差减小，在技术条件允许时，令其易变形部分如最薄的截面或棱角处产生部分非马氏体组织，然后再全部淬火。

（b）双重冷却淬火。

当单一介质不能同时满足工件淬火变形及组织要求时，采用先后在两种介质中进行冷却的方法，如油、空气鼓风喷雾等等。

（c）分级淬火。

将奥氏体化后的工件，首先淬入温度较低的分级盐浴中停留一段时间，使工件表面与心部温差减小；再取出空冷，使工件在缓慢冷速下进行马氏体相变。

（d）等温淬火。

将奥氏体化后的工件淬入温度

（e）喷射淬火。

对于仅要求某一局部硬化的零件，可以在特别的喷液装置中淬火，待整体加热后放在喷液装置上使其某一局部在流动的液体中急冷，而其余部分在空气中冷却。

（f）充分回火。

对于易变形的复杂工件，大截面高合金钢淬火后必须及时回火，选择适当的回火温度，并保证回火要充分。

在回火过程中，利用回火加热消除变形应力。

2.7正确掌握热处理操作方法

为了减小和控制热处理变形还必须正确掌握热处理操作方法[27～31]。

淬火时要做到：

1、长轴类（丝锥、轴等）垂直淬入，上下移动；2、薄壁环状工件，应轴向垂直淬入。

2、对厚薄不均工件，应将厚的部分先淬入。

3、对带孔和凹面工件，应将盲孔和凹面朝上淬入，以利气泡排出。

薄片件要侧向淬入，工件薄刃或尖角处，淬入前要预冷。

总之，要使工件以最小阻力淬入，并使工件各处冷速均匀。

另外，做好淬火前保护，如把一些非工作孔用石棉绳、耐火泥堵塞，在截面急变处用铁丝和石棉绑扎，尖角处用铁皮套子等等，使其冷速减慢，减小淬火应力。

3结束语

任何因素变化都或多或少地影响其变形度，只有在某一特定条件下，才表现出影响变形的主要因素和次要因素。

在选择预防热处理变形的具体措施时，应根据具体情况制定具体办法，许多减小和控制热处理变形的有效措施均来源于实践，要反复几次后才能探索出一些规律，还要配合从理论上对变形基本规律的分析研究才能正确制定出来。

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