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    金属在热处理中变形的原因及控制策略

    2022-01-14 15:40:50

      众所周知,经过热处理的工件,功能会更加出色,更契合机械零件功能的要求。可是在热加工的进程中,金属资料会呈现一些问题,比如变形。金属资料的外观变形,对机械零部件的加工是丧命的影响。因而,本文着重论述在对金属资料热加工中影响变形的原因,以及解决办法,以此来克服在金属资料加工傍边的难题。

      在出产实践中,热处理变形的表现形式多种多样,有体积和尺度的增大和缩短变形,也有弯曲、歪扭、翘曲等变形,就其发生的本源来说,可分为内应力形成的应力塑性变形和比容改动引起的体积变形两大类。

      (1)内应力塑性变形

      热处理进程中加热冷却的不均匀和相变的不等时性,都会发生内应力,在必定塑性条件的合作下,就会发生内应力塑性变形。在加热和冷却进程中,零件的内外层加热和冷却速度不同形成遍地温度不一致,致使热胀冷缩的程度不同,这样发生的应力变形叫热应力塑性变形。在加热和冷却进程中,零件的内部安排转变而发生的时刻不同,这样发生的应力变形叫安排应力变形塑性变形。

      (2)体积变形

      比容变形在热处理进程中,各种相结构的安排比容不同,在相变时发生的体积和尺度改动为比容变形。比容变形一般只与奥氏体中碳和金元素的含量、游离相碳化物、铁素体的多少、淬火前后安排比容改动差和残余奥氏体的多少和钢的淬透性等要素有关。

      减小热处理变形的办法

      一、温度的丈量与控制

      工业上实践运用的热处理工艺形式非常多,可是它们的根本进程都是热效果进程,都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的。整个工艺进程都可以用加热速度、加热温度、保温时刻、冷却速度以及热处理周期等几个参数来描绘。在热处理工艺中,要用到各种加热炉,金属热处理便在这些加热炉中进行(如根本热处理中的退火、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)。因而,加热炉内的温度丈量就成为热处理的重要工艺参数丈量。每一种热处理工艺标准中,温度是很重要的内容。如果温度丈量不准确,热处理工艺标准就得不到正确的执行,以致形成产品质量下降乃至作废。温度的丈量与控制是热处理工艺的关键,也是影响变形的关键要素。

      二、控温正火或等温退火

      正火硬度过高、混晶、大量索氏体或魏氏安排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Z终的变形量发生必定的影响,直接影响到的是金属安排结构上的改动。实践证明,在正火时选用等温淬火可有效地使金属安排结构趋于均匀,然后使其变形量减小。

      三、合理的冷却办法

      金属淬火后冷却进程对变形的影响也是很重要的一个变形原因。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,冷却越不均匀,发生的应力越大,模具的变形也越大。可以在保证模具硬度要求的前提下,尽量选用预冷;选用分级冷却淬火能明显削减金属淬火时发生的热应力和安排应力,是削减一些形状较杂乱工件变形的有效办法;对一些特别杂乱或精度要求较高的工件,运用等温淬火能明显削减变形。

      四、合理的零件结构

      金属热处理后在冷却进程中,总是薄的部分冷得快,厚的部分冷得慢。在满意实践出产需求的情况下,应尽量削减工件厚薄悬殊,零件截面力求均匀,以削减过渡区因应力集中发生畸变和开裂倾向;工件应尽量保持结构与资料成分和安排的对称性,以削减由于冷却不均引起的畸变;工件应尽量避免尖锐棱角、沟槽等,在工件的厚薄交界处、台阶处要有圆角过渡;尽量削减工件上的孔、槽筋结构不对称;厚度不均匀零件选用预留加工量的办法。

      五、合理的装夹方式及夹具

      意图使工件加热冷却均匀,以削减热应力不均,安排应力不均,来减小变形,可改动装夹方式,盘类零件与油面垂直,轴类零件立装,运用补偿垫圈,支承垫圈,叠加垫圈等,花键孔零件可用渗碳心轴等。

      六、机械加工

      当热处理是工件加工进程的Z后工序时,热处理畸变的答应值应满意图样上规定的工件尺度,而畸变量要根据上道工序加工尺度确认。为此,应按照工件的畸变规律,热处理前进行尺度的预批改,使热处理畸变正好处于合格范围内。当热处理是中间工序时,热处理前的加工余量应视为机加工余量和热处理畸变量之和。通常机械加工余量易于确认,而热处理由于影响要素多比较杂乱,因而为机械加工留出满足的加工余量,其他均可作为热处理答应畸变量。热处理后再加工,根据工件的变形规律,施用反变形、缩短端预胀孔,进步淬火后变形合格率。

      七、选用适宜的介质

      在保证相同硬度要求的前提下,尽量选用油性介质,试验和实践证明,再其他条件无差异的前提下,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,和油性介质比较,水温改动对水性介质冷却特性的影响较大,在相同的热处理条件下,油性介质相对水性介质淬火后的变形量要相对小。

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