工件热处理缺陷的预防和补救

2011-08-15李丽荣

科学之友 2011年9期

李丽荣

（太钢集团临钢检修分公司，山西临汾 041000）

热处理一般是通过改变组织结构的微观形态，从而使得零件的宏观性能得到改进，整体而言，工件热处理缺陷是以微观为主宏观为辅，微观结构的检查需要通过仪器才能实现。同时，由于热处理的批量处理使得发生热处理缺陷时，所覆盖的范围比较广泛，所以其危害也比较大，有必要阻止该类缺陷的发生。本文主要从热处理的不同生产环节入手，简要介绍了热处理缺陷的预防以及补救方法。

1 加热阶段

工件必须要在规定的时间内达到处理温度，这个过程中要注意热应力和组织应力的变化，尤其是工件的过渡部分等薄弱部分，是产生缺陷的地方。只有通过严格的过程控制，例如采用多次预热及分级加热等措施，才能避免裂纹和畸变的产生，尤其是在工件的尺寸差别较大、加热速度较快的情况下。

1.1 加热温度

所需处理材料的成分对处理温度的高低的确定起到主要作用，而温度、加热速度和保温时间三者在一定程度上是有关联的。加热的强度越大，奥氏体化温度越大，而如果需要的奥氏体化温度越大其所需要的奥氏体化时间也越短；进行化学扩散热处理时，扩散深度是随着处理温度的提高而提高的，所以淬火时的温控非常重要。

1.2 保温时间

组织变化以及表层的变化具有一定的周期性，因此保温时间一定要遵循该周期变化。保温的最短时间的确定应该要遵循钢材的初始状态，避免过长或过短，因为过短会使组织的更替不够充分，而如果太长又会导致奥氏体的晶粒变大。硬化层深度是决定热处理时间的关键因素。

1.3 加热介质

淬火裂纹以及表面质量情况与加热介质有非常大的相关性。如果是表面渗碳等化学热处理其处理过程可以允许一定程度上的氧化、渗氮、增碳、脱碳反应，而在其非化学热处理过程中一定要避免上述反应发生。通过采用保护气体如惰性气体可以避免上述反应的产生。真空炉、气氛炉和盐浴炉发生淬裂的可能性依次增加，而真空炉对于防止氧化、脱碳方面也具有优势。

2 冷却阶段

在淬火和渗碳淬火过程中，临界速度必须要有一定大的数值，因为对于高硬度和过量马氏体而言，从热处理的目的出发，只有一定的临界速度才能保证热处理的效果。经过550～600 ℃高温的反复回火，容易发生回火脆性，对于回火脆性较敏感的工件需要及时迅速的冷却。任何需要进行固溶退火的工件如非铁合金等材料，也需要进行快速冷却。但是有时候快速冷却会导致零件表面和里层深处的温差太大从而产生热应力可能会使工件变形，因此在实际处理过程中，一般采用热浴冷却法，尤其是刀具和渗碳淬火过程。其间可以承受的最慢冷却速率可以通过由时间温度所绘制的转变曲线图，在尽量保证工件组织状态的前提下实现冷却效果。

淬火效果和冷却介质的温度及其成分都有关联，介质的冷却能力会随着水溶液的温度的升高而下降，而对于油却是随其温度的升高而使得介质的冷却能力提高。此外，在水中添加一定数量的盐分后，在 650～550 ℃温度范围内，能够使其冷却能力比一般的水溶液要高近十倍；而如果是在低温的范围内却没有明显的提高作用。又如在油中添加诸如磺酸钠、硫酸钡等添加剂后，即可以成为所谓的快速淬火油，尤其可以提高其高温区域的冷却速度。快速淬火油的冷却能力要比一般的油高但是稍低于水溶液，而且淬火油能够防止工件的变形和开裂。