淺析鋼的熱處理常見(jiàn)缺陷及其防止措施

摘要：在如今高速發(fā)展的社會(huì)生活中，鋼是我們不可缺少的材料，為了讓其達(dá)到人們預(yù)期的性能和要求，對(duì)其進(jìn)行熱處理，同時(shí)也產(chǎn)生一些缺陷，如果不采取防止措施，會(huì)造成鋼制零件的報(bào)廢。因此我們有必要淺析其中原因，及其采取的措施。

關(guān)鍵詞：熱處理；缺陷；措施

鋼在高溫下的化學(xué)作用或加熱溫度及加熱速度選擇不當(dāng)，以及裝爐不當(dāng)?shù)?，都是可以使工件在加熱時(shí)產(chǎn)生各種缺陷甚至導(dǎo)致報(bào)廢。下面根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，淺析一下常見(jiàn)的幾種缺陷及應(yīng)對(duì)措施。

一、氧化和脫碳

氧化是指鋼表面的鐵被氧化成氧化鐵，鋼被氧化的結(jié)果，不僅是金屬材料被燒損，使工件不光潔，而且影響了工件的機(jī)械性能、切削性能、腐蝕性能。

脫碳是指鋼表面的碳被氧化成CO、CH4等氣體，使鋼的表面的含碳量降低。

氧化使鋼制工件表面燒損，影響工件尺寸和光沽度。脫碳使工件表面碳貧化從而導(dǎo)致工件淬火硬度或耐磨性降低，嚴(yán)重的氧化脫碳會(huì)造成工件報(bào)廢。

對(duì)需要控制氧化和脫碳的工件，可采用下列措施。

1控制加熱溫度和加熱時(shí)間。在保證工件淬火硬度和組織的前提下，盡量采用較低的加熱溫度，并采用最短的加熱時(shí)間。

2采用鹽爐加熱。

3采用保護(hù)氣氛或可控氣氛加熱。

此外，加熱時(shí)將工件裝入有保護(hù)劑的鐵箱中或涂上保護(hù)涂料，也有一定的防氧化脫碳的效果。

二、過(guò)熱和過(guò)燒

加熱溫度過(guò)高，或在高溫下加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起奧氏體晶粒粗化，淬火后得到粗針狀馬氏體的現(xiàn)象，稱過(guò)熱。過(guò)熱會(huì)增加鋼的脆性，容易造成淬火開(kāi)裂。過(guò)熱可以返修，返修前需進(jìn)行一次細(xì)化組織的正火或退火，再按正確的方法重新淬火。

如果加熱溫度太高，以致奧氏體晶界出現(xiàn)了熔化和氧化現(xiàn)象，稱過(guò)燒。過(guò)燒組織晶粒極為粗大，晶界有氧化物網(wǎng)絡(luò)，鋼的性能急劇下降，這種缺陷無(wú)法挽救，工件只能報(bào)廢。

三、淬火硬度不夠

硬度不夠是指整個(gè)工件或較大區(qū)域內(nèi)硬度達(dá)不到技術(shù)要求。其原因如下：

1欠熱 造成的原因是加熱溫度過(guò)低或保溫時(shí)間不足，工藝錯(cuò)誤，控溫系統(tǒng)失靈，裝爐量太多使各層工件溫度不均。

2過(guò)熱 過(guò)共析鋼因過(guò)熱奧氏體溶有過(guò)量的碳和合金元素，使Ms點(diǎn)大為降低，以致淬火后殘留大量的奧氏體而降低硬度。

3冷卻卻速度不夠 在淬火過(guò)程中，因速度不夠而發(fā)生奧氏體珠光體的轉(zhuǎn)變。造成的原因有冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng)，冷卻介質(zhì)溫度過(guò)高或工件尺寸太大等。

四、軟點(diǎn)

工件上硬度不足的小區(qū)域稱為軟點(diǎn)。軟點(diǎn)往往是工件磨損或疲勞損壞的中心，重要工件上不允許存在軟點(diǎn)。造成軟點(diǎn)的原因：

1 原材料的缺陷 鋼中存在大塊鐵素體或帶狀組織。

2 欠熱 因加熱溫度不夠或保溫時(shí)間不足，使奧氏體成分不均勻，或者亞共析鋼中鐵素體未全部溶入奧氏體。

3 冷卻不均 工件在介質(zhì)中冷卻移動(dòng)不充分，冷卻不均勻，使局部小區(qū)域發(fā)生高溫轉(zhuǎn)變而形成軟點(diǎn)。

五、變形與開(kāi)裂

變形與開(kāi)裂是淬火中常見(jiàn)的一種疵病。因此最大限度地減小工件的變形和防止開(kāi)裂是一個(gè)必須注意的問(wèn)題。

導(dǎo)致淬火變形或開(kāi)裂的原因是淬火過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。變形和開(kāi)裂不僅與淬火的工藝有關(guān)，而且還和工件的設(shè)計(jì)與選材、預(yù)先熱處理、冷熱加工的配合等相關(guān)，只有綜合考慮這幾方面的因素，采取相應(yīng)的措施，才能取得良好的效果。生產(chǎn)中主要從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮：

1 合理的設(shè)計(jì)零件

2 正確制定預(yù)先熱處理工藝

3 冷熱加工配合要協(xié)調(diào)

六、回火缺陷

1 硬度不合夠 回火后硬度過(guò)高一般是回火不充分所造成的。補(bǔ)救的辦法是按正?；鼗鹨?guī)范重新回火?；鼗鸷笥捕炔蛔?，主要原因是回火溫度過(guò)高造成的，補(bǔ)救措施是重新淬火并按規(guī)范回火。

2 韌性過(guò)低 在第一類回火脆性區(qū)回火或具有第二類回火脆性敏感的鋼材，回火后未進(jìn)行快冷，都會(huì)使工件回火后的脆性增加。補(bǔ)救措施是：對(duì)第一類回火脆性區(qū)進(jìn)行回火的工件，按返修規(guī)范重新淬火并避免該脆性區(qū)進(jìn)行回火；對(duì)應(yīng)在第二類回火脆性區(qū)回火而未快泠的工件，可采用稍高的溫度進(jìn)行短時(shí)的回火并快冷。

結(jié)語(yǔ)：

以上是鋼制零件在熱處理過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷情況，只要我們采用合理的熱處理工藝，規(guī)范地操作，以上缺陷大為降低，使產(chǎn)品質(zhì)量得到更好的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]《熱處理手冊(cè)》中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理學(xué)會(huì)編，機(jī)械工業(yè)出版社，2008

[2]《熱處理工藝學(xué)》 顧應(yīng)安，機(jī)械工業(yè)出版社，2002

作者簡(jiǎn)介：桂德祥（1969.08一）江西南昌，工作單位：江西有色地質(zhì)測(cè)試研究院，從事熱處理工藝工作。