鍛件淬火后硬度低于技術(shù)要求,從而使得鍛件的強(qiáng)度極限值也降低了,特別是抗拉強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度低,在使用過程中,低硬度處缺口敏感性極強(qiáng),疲勞裂紋優(yōu)先發(fā)生,往往是鍛件疲勞裂紋源。極易在此形成裂紋,從而降低鍛件使用。
一、鍛件硬度偏低原因解析:
淬火加熱溫度不足;加熱保溫時(shí)間短,不能充分奧氏體化;亞共析、共析鋼鐵素體未完全溶解,過共析鋼碳化物溶解過少;奧氏體含碳世過低;淬火后得不到高硬度的馬氏體;在淬火組織中有未溶解鐵素體或低碳馬氏體,都會(huì)使硬度偏低。在目前生產(chǎn)中,一般表現(xiàn)為工藝不正確,使淬火加熱溫度低、保溫時(shí)間不足。裝爐量過多、太密,加熱介質(zhì)對(duì)流或循環(huán)不暢,造成鍛件加熱不均勻,保溫不充分。加熱爐老化,空氣加熱爐電熱體常出現(xiàn)故障,密封性差,鹽浴爐電極短或細(xì)小,使?fàn)t內(nèi)加熱溫度低,升溫速度慢,控溫儀表失靈,不能反映爐中真實(shí)的加熱溫度等。這些都會(huì)使鍛件奧氏體化不充分,鐵素體不能充分溶解,使淬火后的硬度偏低。
淬火溫度過高:對(duì)于工具鋼和髙合金鋼,淬火加熱溫度過高,使淬火組織中殘留的奧氏體增多,降低了鍛件的淬火硬度。如18Cr2Ni4WA鋼和Crl2鋼等,若溫度過高,淬火后硬度明顯偏低。
淬火冷卻不良:淬火時(shí),奧氏體的冷卻速度只有大于臨界冷卻速度時(shí),才能得到淬火馬氏體組織,保證淬火后鍛件的硬度達(dá)到要求。在生產(chǎn)中,冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng),介質(zhì)的循環(huán)速度、噴射壓力不夠以及介質(zhì)溫度過高等都會(huì)使鍛件淬火后硬度偏低。故根據(jù)不同鋼種、尺寸、形狀、硬度要求來選擇合適的淬火介質(zhì),定期檢測介質(zhì)的冷卻能力,如鹽水比重等應(yīng)達(dá)到工藝要求。型材散熱器若不符合工藝規(guī)定,應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充或更換。一般鹽(堿)水溶液中,若鹽堿含量過少,在淬火時(shí),鍛件表面形成的蒸氣膜不能因“鹽爆”而開裂。降低了淬火冷卻能力,造成局部或全部硬度偏低。水油溫度過高、水油中雜質(zhì)太多、水中有油或油中有水都會(huì)影響淬火冷卻能力,使鍛件硬度偏低或不均勻。高碳鋼淬鹽水,水溫低于30<1(:才能保證淬火組織不出現(xiàn)托氏體組織,堿浴中的水分應(yīng)控制在2%~6%較好。
鍛件自爐中取出人淬火介質(zhì)前,在空氣中轉(zhuǎn)移時(shí)間過長、在淬火介質(zhì)中冷卻時(shí)間短、淬不透或自回火也會(huì)使鍛件硬度偏低。水淬油冷的雙液淬火時(shí),在水中冷卻時(shí)間不夠,或從水中取 出放人油前在空氣中停留時(shí)間過長,會(huì)使組織中出現(xiàn)貝氏體或托氏體,也會(huì)導(dǎo)致硬度偏低。
鍛件安裝夾具時(shí)裝載量過多,內(nèi)部加熱不透也會(huì)使鍛件硬度偏低,成批鍛件人淬火介質(zhì)時(shí),也會(huì)使心部鍛件淬不上火。
分級(jí)或等溫淬火時(shí),溫度過髙或分級(jí)時(shí)間過長,也會(huì)降低淬火硬度。鍛件在空氣中預(yù)冷時(shí)間過長,得到非馬氏體組織,也會(huì)降低鍛件淬火后的硬度。分級(jí)時(shí)間過短,淬火后出現(xiàn)殘留奧氏體,同樣會(huì)使硬度降低。
鋼材混料,如低碳鋼和中碳鋼混合,因材質(zhì)不同,在同一奧氏體溫度下,會(huì)出現(xiàn)低碳鋼件奧氏體化不充分或中碳鋼件過熱,淬火后,硬度會(huì)有偏差。
鍛件在強(qiáng)氧化性氣氛或介質(zhì)中加熱,會(huì)使鍛件表面脫碳,使鍛件表面奧氏體含碳量低。 不同含碳量的奧氏體淬火后的馬氏體硬度不同,故脫碳后表面淬火硬度值低。
鍛件鍛后未正火或退火時(shí),原始組織有大量鐵素體,通過短時(shí)間的加熱保溫淬火,鐵素體不能除去,仍被保存下來,使淬火后出現(xiàn)未熔鐵素體組織,硬度偏低。
鍛件淬透性差、尺寸很大出現(xiàn)尺寸效應(yīng)、原材料帶狀組織嚴(yán)重、碳化物偏析、非金屬夾雜物超標(biāo),均影響鍛件淬火后的硬度。
另外,硬度計(jì)示值不準(zhǔn),鍛件表面粗糙有毛刺或氧化皮,硬度計(jì)平臺(tái)不平也會(huì)影響硬度測量的準(zhǔn)確性。回火溫度高、保溫時(shí)間長,也會(huì)使硬度偏低。
二、鍛件淬火后硬度低解決方法:
淬火工藝正確無誤,符合生產(chǎn)實(shí)際,工藝應(yīng)明確加熱溫度、保溫時(shí)間、裝爐方式、裝爐量、淬火方式、淬火介質(zhì)的種類、組成、溫度等。應(yīng)該有詳細(xì)的工藝操作規(guī)程嚴(yán)格遵守工藝紀(jì)律,對(duì)于雙液淬火,空氣預(yù)冷淬火,分級(jí)等溫淬火等各種轉(zhuǎn)移運(yùn)作都應(yīng)有嚴(yán)格的時(shí)間控制概念,不得馬虎,以防止非馬氏體組織出現(xiàn)。
加熱設(shè)備應(yīng)保證工藝要求,應(yīng)定期檢測爐溫均勻性、空氣爐的爐門密封性、鹽浴爐轉(zhuǎn)角 處溫度的均勻性。應(yīng)該經(jīng)常檢查電熱元件,損壞應(yīng)及時(shí)更換??販貎x表應(yīng)定期校驗(yàn),標(biāo)明誤差,保證示值準(zhǔn)確。
熱處理用的化學(xué)藥品應(yīng)符合JB/T 9202—1999的具體規(guī)定,鹽浴爐校正劑應(yīng)符合JB/T 4390—1999的具體規(guī)定,鹽浴爐應(yīng)經(jīng)常脫氧撈渣。
對(duì)于淬透性差的鍛件,為保證淬火后硬度應(yīng)縮短淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間,加大冷卻速度,以確保表面淬火硬度,對(duì)殘留奧氏體過多的工件可冷處理。
對(duì)于尺寸較大的工件,由于尺寸效應(yīng),往往表面淬火后硬度偏低,應(yīng)該用強(qiáng)烈噴射淬火介質(zhì)的方法來加大冷卻速度,提高表面淬火硬度。硬度偏低件允許重新加熱淬火、回火。