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材料热处理后变形的原因及处理方法

时间: 2019-02-21 15:34:21 浏览次数:
简介:材料加热、保温、冷却热处理后发生变形主要是因为金属内部的组织和结构发生改变在化学作用和机械作用下产生的。
      材料加热、保温、冷却热处理后发生变形主要是因为金属内部的组织和结构发生改变在化学作用和机械作用下产生的,使金属合金从而获得改善材料机能的工艺。中频感应炉热处理工艺是使各种金属材料获得优良机能的重要手段,热处理工艺除了具有积极的作用之外,处理过程之中也会产生不可避免的变形,而这又是机械加工中必需避免的,两者之间属于共存又避免的关系,只能采用相应的方法尽量把变形量控制在尽量小的范围内。
一、温度是变形的枢纽因素
工业上实际应用的中频感应炉热处理工艺形式非常多,但是它们的基本过程都是热作用过程,都是由加热、保温、冷却三个阶段组成的。台车炉的整个工艺过程都可以用加热速度、加热 温度、保温时间、冷却速度以及热处理周期等几个参数来描述。在热处理工艺中,要用到各种中频感应炉设备,金属热处理便在这些设备进行(如基本热处理中的退火、淬火、回火、化学热处理的渗碳、渗氨、渗铝、渗铬或去氢、去氧等等)。因此,中频感应炉内的温度丈量就成为热处理的重要工艺参数丈量。每一种热处理工艺规范中,温度是很重要的内容。假如温度丈量不正确,热处理工艺规范就得不到准确的执行,以至造成产品质量下降甚至报废。温度的丈量与控制是热处理工艺的枢纽,也是影响变形的枢纽因素。
(1)工艺温度降低后工件的高温强度损失相对减少,塑性抗力增强。这样工件的抗应力变形、抗淬火变形、抗高温蠕变的综合能力增强,变形就会减少;
(2)工艺温度降低后工件加热、冷却的温度区间减少,由此而引起的各部位温度不一致性也会降低,由此而导致的热应力和组织应力也相对减少,这样变形就会减少;
(3)假如工艺温降低、且热处理工艺时间缩短,则工件的高温蠕变时间减少,变形也会减少。
二、变形的其它影响因素及减小措施
(一)准备热处理
正火硬渡过高、混晶、大量索氏体或魏氏组织都会使内孔变形增大,所以要用控温正火或等温退火来处理锻件。金属的正火、退火以及在进行淬火之前的调质,都会 对金属终极的变形量产生一定的影响,直接影响到的是金属组织结构上的变化。实践证实,在正火时采用等温淬火可有效地使金属组织结构趋于平均,从而使其变形量减小。
(二)运用合适的冷却方法
金属淬火后冷却过程对变形的影响也是很重要的一个变形原因。在中频感应炉中热油淬火比冷油淬火变形小,一般控制在100±20℃。油的冷却能力对变形也是至关重要的。淬火的搅拌方式和速度均影响变形。金属热处理冷却速度越快,冷却越不平均,产生的应力越大,模具的变形也越大。可以在保证模具硬度要求的条件下,尽量采用预冷;采用分级冷却淬火能明显减少金属淬火时产生的热应力和组织应力,是减少一些外形较复杂工件变形的有效方法;对一些特别复杂或精度要求较高的工件,利用等温淬火能明显减少变形。
(三)零件结构
金属经过中频感应炉热处理后在冷却过程中,老是薄的部分降温快,厚的部分降温慢。在制定出实际出产需求的情况下,应尽量减少工件的厚薄差距,工件截面尽力做到平均,以减少温度变化过渡区;工件应尽量保持结构与材料成分和组织的对称性,以减少因为冷却不均引起的畸变;工件应尽量避免尖棱角、沟槽等,在工件的厚薄接壤处、台阶处要有圆角过渡;尽量减少工件上的孔、槽筋结构;厚度不平均零件可采用预留加工量的方法。
(四)采用合适的装夹方式及夹具
目的是使工件加热冷却平均,以减少热应力不均,组织应力不均,来减小变形,可改变装夹方式,盘类零件与油面垂直,轴类零件立装,使用补偿垫圈,支承垫圈,叠加垫圈等,花键孔零件可用渗碳心轴等。
(五)采用合适的介质
在保证同样硬度要求的前提下,尽量采用油性介质,实验和实践证实,再其他前提无差异的条件下,油性介质的冷却速度较慢,而水性介质的冷却速度则相对快一 些。而且,和油性介质比拟,水温变化对水性介质冷却特性的影响较大,在同样的热处理前提下,油性介质相对水性介质淬火后的变形量要相对小。
材料热处理后变形的原因及处理方法

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