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发表于 2009-5-10 10:14:47
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来自： 中国甘肃酒泉
淬火变形分类及解决方法：1 d9 d m% _( y/ r# J: L
变形分类：翘曲变形 体积变形( c: C( R6 w5 D4 u8 i- ^6 H
翘曲变形包括形状变形和扭曲变形
0 E9 V4 @$ S% K# ~3 }3 I扭曲变形主要是加热时工件在炉内放置不当，或者淬火前经变形校正后没有定型处理，或者是由于工件冷却时工件各部位冷却不均匀所造成。4 w' _; ]) j6 _. X" o$ S
（a） 由于淬火前后组织变化而引起的体积变形, @$ s# M( d1 A4 t( C5 p
工件在淬火前的组织状态一般为珠光体型（铁素体和渗碳体的混合组织），而淬火后为马氏体型组织。由于这些组织的比容（cm3/g）不同，淬火前后将引起体积变化，从而产生变形。这种变形只按比例使工件胀缩，但不改变形状。（由此引起的体积变化可以计算求得）
2 q! q7 {' w5 D( m* f3 e, z1 N（b） 热应力引起的形状变形
8 P# b$ j, c4 Z! g; P- a热应力引起的变形发生在钢件屈服强度较低，塑性较高，而便面冷却快，工件内外温差最大的高温区。此时瞬时热应力为表面张应力心部压应力。而此时心部温度高，屈服强度比表面低的多，易于变形。因此表现为在多向压应力作用下的变形，即立方体向呈球形方向变化。由此导致下述结果，即尺寸较大的一方缩小，尺寸较大的一方胀大。（图）3 ?/ x2 v: k# X- \( p
（c） 组织应力引起的形状变组织应力引起的变形产生在早期组织应力最大时刻。此时截面温差较大，心部温度较高，仍处于奥氏体状态，塑性较好，屈服强度较低。瞬时组织应力是表面压应力，心部拉应力。其变形表现为心部在多向拉应力作用下的拉长。由此导致的结果为在组织应力作用下，工件中尺寸较大的一方伸长，尺寸较
4 Z8 S% s' W* C1 t1 d小的一方缩短。（图）
9 z- T |$ `8 c* g' Y+ r0 d（a） 退火组织不均匀（提高退火组织的均匀性）# p5 b. E- H0 S+ D i
（b） 淬火温度高（降低淬火温度，对易淬火变形的零件，采用低温淬火）
. F9 b9 C4 T# k（c） 装炉量过多或装炉方法不当导致加热不均匀（适当减少装炉量，对易淬火变形的零件，注意装炉方式，避免受挤、受压）
: a% s$ t1 Q4 h（d） 淬火冷却太快或冷却不均（采用80~120℃）热油淬火或模压淬火: l, w7 B* u! F1 z# A4 a
（e） 加热和冷却中机械碰撞（装卸炉轻准稳，设法消除或减轻加热和冷却中机械碰撞。如摆放时留间隙，冷却不得堆积）
3 I) _- e5 H+ q' P& ~+ p8 H7 W% {（f） 车削加工应力大及车削几何形状不好（遇车削形状不好时，单独采取措施热处理；当采取上述措施后，零件淬火变形仍超过标准规定时，可采用整形方法矫正，使之合格后再经一次消除应力回火稳定处理）0 s, k1 Q5 t, o" w N4 z; w3 h" f0 u( Y6 `
4） 淬火裂纹4 t. F& e$ d, x( I) Z( h
工件淬火冷却时，如其瞬时内应力超过该时钢材的断裂强度，则将发生淬火裂纹。因此产生淬火裂纹的主要原因是淬火过程中产生的淬火应力过大。
7 L8 Y' s+ W0 c9 F; J r/ _# |2 [往往根据淬火裂纹的特征来判断其产生的原因，从而采取措施预防其再发生。! ?4 B X/ z, k6 S) V
（d） 纵向裂纹( X5 K* ^) ?: O/ `5 K
沿着工件轴向方向由表面裂向心部的深度较大的裂纹。它往往在钢件完全淬透的情况下发生，形状（图）。纵向裂纹系因淬火时组织应力过大，使最大切向拉应力大于该时材料断裂抗力而发生。纵向裂纹也可能是由于钢材沿轧制方向有严重带状夹杂物所致。该带状夹杂物所在处犹如即存裂缝，在淬火切向拉应力作用下，促进裂缝发展而成为宏观的纵向裂缝。这时如果把钢材沿纵向截取试样，分析其夹杂物，常可发现有带状夹杂物存在。
& g/ B0 }) R: e% I7 x纵向裂纹也可能是由于淬火前即存裂纹（如锻造析迭、重皮或其他锻造裂纹）在淬火切向拉应力作用下扩展而成。这时如果垂直轴线方向截取金相试样观察附近情况，可以发现裂纹表面有氧化皮，裂纹两侧有脱碳现象。( F/ D+ P9 ?6 f6 {
（e） 横向裂纹和弧形裂纹" I7 S9 L* T: F$ G7 N
（f）表面裂纹（或称网状裂纹）
- K% n" Y2 e. a: ~关于变形、开裂的预防方法，应该根据产生的原因来采取措施，这里讲述一些应该注意的问题。
+ }. j, h( Y0 W+ e; ^) C" |+ {（a） 尽量做到均匀加热及正确加热。工件形状复杂或截面尺寸相差悬殊时，常产生加热不均匀而变形。对一些薄壁圆环等易变形零件，可设计特定淬火夹具。这些措施既有利于加热均匀，又有利于冷却均匀。9 K6 L+ A: v/ r2 D) J- T) S
工件在炉内加热时，应均匀放置，防止单面受热，应放平，避免工件在高温塑性状态因自重而变形。
* F7 d& y4 m& p* u! c9 ~) G限制或降低加热速度，可减少工件截面温差，使加热均匀。因此对于厚薄不均、变形要求小的零件，一般都采用预热加热或限制加热速度的措施。
# Y, j/ I& H/ R: W; a2 `合理选择淬火加热温度，也是减少或防止变形、开裂的重要方面。选择下限淬火温度，减少工件与淬火介质的温差，可以降低淬火冷却高温阶段的冷却速度，从而可以减少淬火冷却时的热应力。另外也可防止晶粒粗大。# e: j0 b# d+ ?
（b） 正确选择冷却方法和冷却介质) `" {* l$ G' I
基本原则是：尽可能采取预冷，即在工件淬入淬火介质前，尽可能缓慢地冷却至Ar附近以减少工件内温差；在保证满足淬硬层深度及硬度要求的前提下，尽可能采取冷却缓慢的淬火介质；尽可能减慢在Ms点以下的冷却速度；合理地选择和采用分级或等温淬火工艺。, C# ?, V2 @; T. Q t
（c） 正确选择淬火工件侵入淬火介质的方式和运行方向
: ]" }% d ~# h. u; q! s7 b! X8 m基本原则是淬火时应尽量能得到均匀的冷却；以最小阻力方向淬入。
& H+ U; ^5 t7 \5 n; Z( V大批量生产的薄圆环类零件、薄板型零件、形状复杂的凸轮盘和伞齿轮等，在自由冷却时，很难保证尺寸精度的要求。为此，可以采用压床淬火，即将零件置于专用的压床模具中，再加上一定的压力后进行冷却（喷油或喷水）。由于零件的形状和尺寸受模具的限制，因而可能使零件的变形限制在规定的范围之内。/ e8 X3 O& |% U/ M$ z3 t* t6 P
（d）进行及时、正确的回火。
% [+ |) G# Y& I* j在生产中，有相当一部分工件，并非在淬火时开裂，而是淬火后未及时回火而开裂。这是因为在淬火停留过程中，存在于工件内的微细裂纹在很大的淬火压力下，融合、扩展，以致其尺寸达到断裂临界裂纹尺寸，从而发生延时断裂。淬火不冷到底并及时回火，是防止开裂的有效措施。对于形状复杂的高碳钢和高碳合金钢，淬火后及时回火尤为重要。) y; j! e1 j! B1 a) b5 D) l2 c
工件的扭曲变形可以通过矫直来校正，但必须在工件塑性要求范围之内。有时也可利用回火加热时用特定的校正夹具进行矫正。对体积变形有时也可通过补充的研磨加工来修正，但这仅限于孔、槽尺寸缩小，外圈增大等情况。淬火体积变形往往是不可避免的。但只要通过试验，掌握其变形规律，则可根据其胀缩量，在淬火前成型加工时，适当加以修正，就可在淬火后得到合乎要求的几何尺寸。! d8 t' }/ p; l
工件一旦出现淬火裂纹，不能补救。 |
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楼主
都是高手