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[加工百科]热处理变形原因及其控制方法

时间:2017-10-25    来源:对钩网    浏览数:123

在实际的加工生产中,热处理变形往往困扰着许多加工制造者,热处理变形给后续的加工造成了很多困难,影响生产效率。由于热处理工艺对工件产生的温度变化,变形是在所难免的,要做到完全不变形也是不可能的,一般解决方法是吧变形量控制在一定的范围内。

 

一、热处理变形产生的原因

 

钢在热处理的加热、冷却过程中可能会产生变形,甚至开裂,其原因是由于淬火应力的存在。淬火应力分为组织应力和热应力两种。由于组织应力应力作用,使热处理后零件产生不同残留应力,可能引起变形。当应力大于材料的屈服强度时变形就会产生,因此,淬火变形还与钢的屈服强度有关,材料塑性变形抗力越大,其变形程度也就越小。

 

二、减少和控制热处理变形的方法

 

1.合理选和提高硬度要求

对于形状复杂,截面尺寸相差较大而又要求变形较小的零件,应选择淬透性较好的材料,以便使用较缓和的淬火冷却介质淬火。对于薄板状精密零件,应选用双向轧制板材,使零件纤维方向对称。对零件的硬度要求,在满足使用要求前提下,尽量选择下限硬度。

 

2.正确设计零件

零件外形应尽量简单、均匀、结构对称,以免因冷却不均匀,使变形开裂倾向增大。尽量避免截面尺寸突然变化,减少沟槽和薄边,不要有尖锐棱角。避免较深的不通孔。长形零件避免截面呈横梯形。

 

3.合理安排生产路线,协调冷热加工与热处理的关系

对于形状复杂、精度要求高的零件,应在粗、精加工之间进行预先处理,如消除应力、退火等。做好毛坯预备热处理,使组织更加均匀化。

 

4.改进热处理工艺和操作

1)热处理温度的控制

在满足热处理工艺要求的情况下,尽量降低淬火加热温度且缩短保温时间,这样零件的高温强度损失较少。塑性抗力增强,零件的抗应力形变、抗淬火变形的综合能力增强,从而减少了变形。

 

2)选择较缓和的淬火冷却介质

采用分级淬火能显著减少金属淬火时产牛的热应力和组织应力,是减少一些形状复杂零件的有效办法。这种淬火方法由于在马氏体转变前零件各部分温度已经趋于均匀,并在缓慢冷却条件下完成马氏体转变,这样不仅减小了淬火热应力,而且显著降低组织应力,因而有效地减小或预防止零件淬火变形。

 

等温淬火也能显著减小零件变形,等温淬火与分级淬火的区别在于前者获得下贝氏体组织,由于下贝氏体组织的强度、硬度较高,而且韧性良好,比热容比马氏体的比热容小,组织转变时零件内外温度一致,故淬火组织应力也较小。等温淬火和分级淬火只能适用于尺寸较小的零件。

 

3)正确掌握热处理操作方法

为了减小和控制热处理变形还必须正确掌握热处理操作方法。截面均匀冷却时,如细长轴类(丝锥、轴)垂直淬入,上下移动,也有垂直逐渐淬入并静止不动。截面不均匀冷却时,水平快速淬入或倾斜淬入,如厚薄不均零件,应将厚的部分先淬入。对于薄片应侧向进入,对带有孔和凹面零件,应将盲孔和凹面朝上淬入,以利于气泡排出。总之,要使零件各处冷速均匀,有些需要防护的零件做好淬火前保护。

 

三、已变形零件的挽救方法

 

尽管采取减少变形措施,但变形仍不可避免,因此进行补救是很必要的,常用的方法有冷校直和热校直。如果淬火回火后硬度低于40HRC的零件,可以采用冷校直直接用压力机校正。如果金属在淬火冷却过程中,尚未冷却到马氏体开始转变温度点以下,此时零件塑性较好,进行加压校直效果良好,校直时加力应注意缓慢。


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