淬火弯曲

董敬松¹³³³⁷⁸⁸³⁰⁸⁶热处理知识2022-03-02 14:041425

1、为什么会发生淬火弯曲?

淬火弯曲是在加热和淬火的冷却中发生的。加热中发生的是下垂弯曲,冷却中发生弯曲的原因是冷却不均匀。冷却速度越快,越容易使冷却不均匀,因此水冷最容易发生淬火弯曲,其次按油、热浴、空(冷却的顺序逐渐减少。如冷却不均匀,则快速冷却的一侧最初成凹形,当整个零件冷却完毕又反转过来成为凸形。

还有,在加热中采用不适当的支撑方式产生下垂会造成淬火弯曲,加工应力也会造成淬火弯曲。

2.淬火弯曲是怎样表现的?

淬火弯曲是因先冷的那侧呈现凸形(见图3- -12),后冷的一侧呈凹形的结果。

淬火弯曲-钢铁百科

因为淬火中先冷却的一侧是淬透硬化的一侧,所以这一侧就成为凸形..与此相反,下垂弯曲是按原来弯曲的形状显示出来的。

3.冷却方法和淬火弯曲

如前所述,淬火弯曲件是由冷却不均匀引起的。同样,若使加热的零件冷却不均匀,则先冷却的一边就成为凸形,在淬火的-瞬间,先冷却的一侧成凹形,而当整个零件全体冷却后它又反过来成为凸形。图3一2表示 出了这种关系。在先冷却一侧和缓慢冷却一侧有温度差时,会发生这种逆转现象,而形不成这种温差的薄壁零件.就没有这种逆转现象,先冷却一侧一直保持这种凹形不变。出现逆转现象必须有某程度的壁厚才行,壁厚约为15~20毫米以上的原件才出现这种逆转现象。.

总之,一般的淬火零件都属于这种情况。至于说为什么快速冷却的一侧成凸形?那是因为先冷却的一侧收缩,使缓慢冷却的一侧也受到压缩。由于这个原因,缓慢冷却的一侧比在该温度下应当有的长度缩短了,在这种状态下,待整个零件冷下来后,先冷却的-侧凸出来,而缓慢冷却的一侧却凹进去.当不是整个零件加热,而仅是一面加热时,若只将此面快速冷却,被加热的那面会变成凹形。由于是一面加热,所以不管这一面如何快速冷却,也比未加热的那面冷却得慢,未加热那面等于以无限大的速度冷却,因此,冷却的快,从而未加热面凸起来。换言之,快速冷却的一面成为凸形。

利用这个原理的加热称为线状加热,它是使厚钢板弯曲的方法。即用氧-乙炔焰喷嘴仅在厚板上面以线条状快速加热,加热后再用流水冷却。这样钢板便沿着直线的方向翘成直角。也就是说,这样的加热方法必然得到弯曲。不言而喻,这种加热必须在临界温度以下才行。如果弄成淬火那就不好了。若加热温度控制不好,成为淬火,结果是马氏体的膨胀抑制了钢板的翘曲,则得不到上述的结果。日本刀利用淬火的翘曲,虽然是整休加热后水冷,但因刃部薄,刀背厚,冷却不均匀了,所以快速冷却的刃部凸出.来,刀背凹下而发生翘曲。再加上淬火中马氏体的膨胀,翘曲就更大了。

高频淬火和火焰淬火,是单面加热的单面淬火,这是造成非加热面凸起(加热面呈凹形)的原因,但由于淬火中马氏体膨胀又会减轻淬火面的凹度,残余应力由张应力变为压缩应力。因此如果做不到马氏体淬火、造成加热面上受张力作用,就会发生所谓的热龟裂。

淬火弯曲是冷却不均匀(先冷却的一侧凸出)引起的,所以为防止淬火弯曲,首先必须注意使其冷却均匀。其中要想办法使冷却液充分搅拌,或便零件的四周受到喷射冷却。最要紧的是在单面加热和冷却时,使非加热面低温加热,使加热面的快速冷却和末加热面的冷却速度平衡。

即使用同样的方法冷却,冷却速度越快越容易造成冷却不均匀,从而容易引起淬火弯曲。也就是水淬的淬火弯曲最大,其次顺序是油淬、热浴淬火,空气冷却。其中空气冷却的淬火弯曲最小。这是因为零件在气体中冷却比在液体中冷却容易均匀,所以弯曲变形小。

但是,在油等液体中冷却时,冷却过程如图3一13所示的那样,通常有三个阶段,(I) 蒸汽膜阶段,( II )沸腾阶段;( III )对流阶段,也可以说,在冷却速度上有快慢之分。影响淬火硬化的是沸腾阶段的开始温度(特征温度在600℃+),这个突然变化还会产生淬火弯曲。而气体冷却没有上述三个阶段(例如空冷.吹风冷、液氮冷).所以其淬火变形较小。

淬火弯曲-钢铁百科

搅拌冷却液为的是冷却均匀,但若搅拌速度较快,零件有时与液流碰撞,液流力的冲击会使零件弯曲,因此必须加以注意。最好在即将淬火之前将淬火液搅拌,使淬火液温度均匀,而在淬火前一瞬间使淬火液呈静止状态然后再淬火,这往往对防止淬火弯曲有效。

此外,若把油温提高(通常是60~80C )到150~ 170C进行热浴淬火(例如分级淬火),则淬火变形非常轻微。

4.如何防止淬火弯曲?

首先,要把淬火零件内部潜伏的残余应力消除掉。由于机械加工而产生的加工应力,需要用消除应力退火法(500~ 650)度再缓慢冷却将其消除。其次,为防止零件因自重下垂而发生变形,要注意零件在炉内的放置方法,严格执行垂直吊挂法;当水平放置时,支撑点的跨度要小于热处理件直径的三倍。然而,不管怎么说,防止淬火弯曲的关键在于均匀冷却。在冷却方法中,喷液冷却及喷水冷却中的快速冷却比浸淬冷却更有效。当用浸淬冷却时,必须注意淬火液的搅拌方法和流速等。

5.如何检验淬火弯曲是否易于发生?

淬火弯曲是淬火件材质和淬火工艺二者的综合反映,因此,事先必须把上述两方面的原因区别开来。一般淬火后由于发现淬火弯曲往往惊慌失措,却很少认真地区分是因为工件材质,还是因为淬火工艺本身引起的。所以应把上述两种原因截然分开,这样才能采取适当的措施。

为此先准备两个零件,先使一个在所规定的淬火温度下加热,然后在空气中冷却,测量其弯曲。再把另一个零件进行所规定的淬火,然后测量其淬火弯曲。

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评论列表
  • 王在此(2024-07-05 14:57:16)回复取消回复

    热处理知识真的很重要,希望楼主多发些这方面的知识。

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