淬火缺陷 (defect from quenching) 工件在淬火时,因工艺、设备、操作失误而产生的缺陷。常见的缺陷有:过热、过烧、氧化、脱碳、变形、开裂、硬度不足,软点等。
过热、过烧 加热温度超过该钢正常淬火温度,钢中奥氏体晶粒显著粗大,超过技术要求的晶粒度,淬火后获得粗大马氏体组织。T8钢经
工件淬火加热温度如接近或高于钢的开始熔化温度(合金相图的固相线),则奥氏体晶界发生熔化。要求淬火温度接近熔点的高速钢,淬火很容易出现此种缺陷。其严重过烧淬火后的金相组织见图2。过烧工件的断口为沿晶断口。工件表面变粗糙、尖角变钝,脆性极大。这种缺陷不能用热处理及-般锻压方法消除。
图2 高速钢严重过烧的金相组织 ×500
氧化、脱碳 淬火过程中,工件表面铁和合金元素与介质将发生化学反应。加热和冷却介质中的氧、二氧化碳、水蒸气等都能使钢件氧化。其化学反应式为:
2Fe+02===2Fe0 Fe+C02===Feo+CO Fe+H20===FeO+H2
钢的氧化现象有两种:一种是表面氧化,即在表面生成氧化膜;另一种是内氧化,即在钢件内部沿晶界纵深氧化。表面氧化影响零件尺寸和表面质量;而内氧化使零件的力学性能变坏。
研究表明,在普通空气介质加热炉中,钢件在
淬火加热时,介质中的氧、二氧化碳、水蒸气和氢还与钢件表层的碳发生化学反应,生成气体逸出,使工件表面钢的碳浓度降低。主要化学反应式为:
[C]+02===C02
[C]+C02===
[C]+H20===C0+H2
[C]+2H2===CH4
反应式中的[c]为钢中含有的碳元素。
脱碳由工件表层开始,随之次层的碳不断向表层扩散,温度越高、加热时间越长,则脱碳层越厚。脱碳使淬火工件表面硬度和耐磨性降低,并在随后冷却过程中易产生表面裂纹。
防止工件脱碳常用的方法有:
(1)利用反应的可逆性制造控制气氛(见控制气氛热处理),使工件的脱碳与渗碳反应平衡。
(2)利用高纯氮气或惰性气体保护。
(3)采用真空热处理。
(4)表面涂料保护。
硬度不足 淬火后工件硬度未达到技术要求。主要原因有:
(1)加热问题。亚共析钢加热温度低,保温时间短,奥氏体化不完全;过共析钢加热温度过高,淬火后残留奥氏体量过多。
(2)冷却问题。淬火介质冷却能力不够或冷却操作不合理,致使形成部分珠光体类组织。
(3)零件表面脱碳严重。淬火硬度不足的工件要检查形成原因,属上述第(1),(2)类者可通过退火.高温回火等调整组织,重新淬火。
软点 淬火后,工件表面某些局部小区域硬度不足。产生的主要原因有:
(1)工件内部成分和组织不均。
(2)淬火介质中有污物,污染工件部分表面,使该区域冷却能力不足。
(3)工件互相堆叠,使冷却不均匀等。软点是造成零件磨损和疲劳破坏的源地,显著降低零件使用寿命。与硬度不足缺陷一样,可以通过适当热处理后重新淬火。
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