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鋼的淬火加熱工藝

2017年05月09日09:23 青島豐東熱處理

1、加熱溫度的確定

淬火加熱溫度的選擇應(yīng)以得到細(xì)小均勻的奧氏體晶粒為原則,以便淬火后獲得細(xì)小的馬氏體組織。淬火溫度主要根據(jù)鋼的臨界點確定,亞共析鋼通常加熱至Ac3以上30~50℃,共析鋼、過共析鋼加熱至Ac1以上30~50℃。亞共析鋼淬火加熱溫度若在Ac1~Ac3之間,則淬火組織中除馬氏體外,還保留一部分鐵素體,使鋼的硬度和強(qiáng)度降低。但淬火溫度也不能超過Ac3點過高,以防奧氏體晶粒粗化。對于低碳鋼、低碳低合金鋼,如果采用加熱溫度略低于Ac3點的亞溫淬火,則可獲得鐵素體加馬氏體(5%~20%)雙相組織,既可保證鋼的一定強(qiáng)度,又可保證鋼具備良好的塑性、韌性和沖壓成形性。過共析鋼的加熱溫度限定在Ac1以上30~50℃是為了得到細(xì)小的奧氏體晶粒和保留少量滲碳體質(zhì)點,淬火后得到隱晶馬氏體和其上均勻分布的粒狀碳化物,不但使鋼具有更高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性,而且也具有較好的韌性。如果過共析鋼加熱溫度超過Accm,碳化物將全部溶入奧氏體中,使奧氏體中的含碳量增加,降低鋼的Ms和Mf點,淬火后殘留奧氏體量增多,會降低鋼的硬度和耐磨性。淬火溫度過高,會奧氏體晶粒粗化,同時含碳量又高,淬火后易得到含有顯微裂紋的粗片狀馬氏體,使鋼的脆性增大。此外,高溫加熱淬火應(yīng)力大、氧化脫碳嚴(yán)重,也會增大鋼件變形和開裂傾向。

對于低合金鋼,淬火溫度也應(yīng)根據(jù)臨界點Ac1或Ac3確定,考慮合金元素的作用,為了加速奧氏體化,淬火溫度可偏高些,一般為Ac1或Ac3以上50~100℃。高合金工具鋼含較多強(qiáng)碳化物形成元素,奧氏體晶粒粗化溫度高,則可采用更高的淬火加熱溫度。含碳、錳量較高的鋼則應(yīng)采用較低的淬火溫度,以防奧氏體晶粒粗化。

除了化學(xué)成分以外,淬火加熱溫度還與其他因素有關(guān)。首先是工件的尺寸和形狀的影響,一般來說大尺寸的工件宜用較高的淬火溫度,小尺寸工件則采用較低的淬火溫度,這是因為大工件加熱慢,溫度低容易造成加熱不足,使鋼不易淬硬,適當(dāng)提高淬火溫度可以避免上述問題的出現(xiàn),并增加工件的淬透層深度。小工件加熱快,溫度高容易引起過熱,同時變形也增大,故應(yīng)適當(dāng)降低淬火溫度。從工件的形狀來看,形狀簡單的,淬火溫度高一些也無妨,而形狀復(fù)雜的則應(yīng)盡可能采用較低的淬火溫度。還有就是淬火冷卻介質(zhì)的影響,對于冷卻能力較強(qiáng)的淬火冷卻介質(zhì)(水及水基溶液),應(yīng)采用較低的淬火溫度。而采用冷卻能力較小的油及熔鹽作為淬火冷卻介質(zhì),則宜采用較高的淬火溫度。最后是原始組織的影響,在一般情況下,原始組織的彌散度較大(如細(xì)片狀珠光體)時,淬火加熱溫度應(yīng)低一些,若工件原始組織中有帶狀組織或斷續(xù)網(wǎng)狀碳化物,則淬火加熱溫度宜稍高一些。

2、淬火加熱速度和保溫時間的確定

淬火時加熱速度力求盡量的快,因為快速加熱可以提高熱處理車間的生產(chǎn)效率和降低成本,并能減少和消除氧化及脫碳。但是導(dǎo)熱性差的合金鋼或大型鋼材,一定要經(jīng)過預(yù)熱,否則若加熱太快、受熱不均勻,將會導(dǎo)致鋼件變形或開裂。

所謂保溫時間是指工件裝爐后,從爐溫上升到淬火溫度算起到工件出爐為止所需要的時間。它包括工件的加熱時間和內(nèi)部組織充分轉(zhuǎn)變所需要的時間。工件的加熱時間與鋼的化學(xué)成分、工件形狀、尺寸或重量、、加熱介質(zhì)、爐溫等許多因素有關(guān)。目前生產(chǎn)中,常根據(jù)工件的有效厚度,用前面退火的保溫時間公式t=KD(單位為min)計算。

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