鍛件淬火后硬度低于技術(shù)要求,從而使得鍛件的強度極限值也降低了,特別是抗拉強度和彎曲疲勞強度低,在使用過(guò)程中,低硬度處缺口敏感性極強,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(guò)共析鋼碳化物溶解過(guò)少;奧氏體含碳世過(guò)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(guò)多、太密,加熱介質(zhì)對流或循環(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故障,密封性差,鹽浴爐電極短或細小,使爐內加熱溫度低,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(guò)高:對于工具鋼和髙合金鋼,淬火加熱溫度過(guò)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(guò)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到要求。在生產(chǎn)中,冷卻介質(zhì)選擇不當,介質(zhì)的循環(huán)速度、噴射壓力不夠以及介質(zhì)溫度過(guò)高等都會(huì )使鍛件淬火后硬度偏低。故根據不同鋼種、尺寸、形狀、硬度要求來(lái)選擇合適的淬火介質(zhì),定期檢測介質(zhì)的冷卻能力,如鹽水比重等應達到工藝要求。型材散熱器若不符合工藝規定,應及時(shí)補充或更換。一般鹽(堿)水溶液中,若鹽堿含量過(guò)少,在淬火時(shí),鍛件表面形成的蒸氣膜不能因“鹽爆”而開(kāi)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(guò)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托氏體組織,堿浴中的水分應控制在2%~6%較好。
鍛件自爐中取出人淬火介質(zhì)前,在空氣中轉移時(shí)間過(guò)長(cháng)、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(guò)長(cháng),會(huì )使組織中出現貝氏體或托氏體,也會(huì )導致硬度偏低。
鍛件安裝夾具時(shí)裝載量過(guò)多,內部加熱不透也會(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。
分級或等溫淬火時(shí),溫度過(guò)髙或分級時(shí)間過(guò)長(cháng),也會(huì )降低淬火硬度。鍛件在空氣中預冷時(shí)間過(guò)長(cháng),得到非馬氏體組織,也會(huì )降低鍛件淬火后的硬度。分級時(shí)間過(guò)短,淬火后出現殘留奧氏體,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 )出現低碳鋼件奧氏體化不充分或中碳鋼件過(guò)熱,淬火后,硬度會(huì )有偏差。
鍛件在強氧化性氣氛或介質(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(guò)短時(shí)間的加熱保溫淬火,鐵素體不能除去,仍被保存下來(lái),使淬火后出現未熔鐵素體組織,硬度偏低。
鍛件淬透性差、尺寸很大出現尺寸效應、原材料帶狀組織嚴重、碳化物偏析、非金屬夾雜物超標,均影響鍛件淬火后的硬度。
另外,硬度計示值不準,鍛件表面粗糙有毛刺或氧化皮,硬度計平臺不平也會(huì )影響硬度測量的準確性?;鼗饻囟雀?、保溫時(shí)間長(cháng),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(wú)誤,符合生產(chǎn)實(shí)際,工藝應明確加熱溫度、保溫時(shí)間、裝爐方式、裝爐量、淬火方式、淬火介質(zhì)的種類(lèi)、組成、溫度等。應該有詳細的工藝操作規程嚴格遵守工藝紀律,對于雙液淬火,空氣預冷淬火,分級等溫淬火等各種轉移運作都應有嚴格的時(shí)間控制概念,不得馬虎,以防止非馬氏體組織出現。
加熱設備應保證工藝要求,應定期檢測爐溫均勻性、空氣爐的爐門(mén)密封性、鹽浴爐轉角 處溫度的均勻性。應該經(jīng)常檢查電熱元件,損壞應及時(shí)更換??販貎x表應定期校驗,標明誤差,保證示值準確。
熱處理用的化學(xué)藥品應符合JB/T 9202—1999的具體規定,鹽浴爐校正劑應符合JB/T 4390—1999的具體規定,鹽浴爐應經(jīng)常脫氧撈渣。
對于淬透性差的鍛件,為保證淬火后硬度應縮短淬火轉移時(shí)間,加大冷卻速度,以確保表面淬火硬度,對殘留奧氏體過(guò)多的工件可冷處理。
對于尺寸較大的工件,由于尺寸效應,往往表面淬火后硬度偏低,應該用強烈噴射淬火介質(zhì)的方法來(lái)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。