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高頻機(jī)淬火常見問題與解決技巧
一、淬Ms點(diǎn)隨C%的增加而降低
淬火時(shí)過冷,沃斯田體開始轉(zhuǎn)變?yōu)槁樘锷Ⅲw的溫度稱之為Ms點(diǎn),完成之溫度稱之為Mf點(diǎn)。%C含量愈高,Ms點(diǎn)溫度愈降低。0.4%C碳鋼的Ms溫度約為350
℃左右,而0.8%C碳鋼就降低至約200℃左右。
二、淬火液可添加適當(dāng)?shù)奶砑觿?/span>
1)水中加入食鹽可使冷卻速率加倍:鹽水淬火之冷卻速率快,且不會(huì)有淬裂及淬火不均勻之現(xiàn)象,可稱是最理想之淬硬用冷卻劑。食鹽的添加比例以重量百分比10%為宜。
2)水中有雜質(zhì)比純水更適合當(dāng)淬火液:水中加入固體微粒,有助於工件表面之洗凈作用,破壞蒸氣膜作用,使得冷卻速度增加,可防止淬火斑點(diǎn)的發(fā)生。因此淬火處理,不用純水而用混合水之淬火技術(shù)是很重要的觀念。
3)聚合物可與水調(diào)配成水溶性淬火液:聚合物淬火液可依加水程度調(diào)配出不同性能的淬火液,方便且又無火災(zāi)、污染及其他公害之虞,頗具前瞻性。
4)干冰加乙醇可用於深冷處理容液:將干冰加入乙醇中可產(chǎn)生-76℃之均勻溫度,是很實(shí)用的低溫冷卻液。
三、硬度與淬火速度之關(guān)聯(lián)性
只要改變鋼材淬火冷卻速率,就會(huì)獲得不同的硬度值,主要原因是鋼材內(nèi)部生成的組織不同。當(dāng)冷卻速度較慢時(shí)而經(jīng)過鋼材的Ps曲線,此時(shí)沃斯田體溫度較高,沃斯田體會(huì)生成波來體,開始點(diǎn)為Ps點(diǎn),終結(jié)點(diǎn)為Pf點(diǎn),波來體的硬度較小。若冷卻速度加快,冷卻曲線不會(huì)切過Ps曲線時(shí),則沃斯田體會(huì)變成硬度較高的麻田散體。麻田散體的硬度與固溶的碳含量有關(guān),因此麻田散體的硬度會(huì)隨著%C含量之增加而變大,但超過0.77%C后,麻田散體內(nèi)的碳固溶量已無明顯增加,其硬度變化亦趨於緩和。
四、高頻機(jī)淬火與回火冷卻方法之區(qū)別
淬火常見的冷卻方式有3種,分別是:
1)連續(xù)冷卻;
2)恒溫冷卻;
3)階段冷卻。
為降低淬火過程中淬裂的發(fā)生,臨界區(qū)域溫度以上,以使用高頻機(jī)高於臨界冷卻速率的急速冷卻為宜;進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí),使用緩慢冷卻是極為重要的關(guān)鍵技術(shù)。因此,此類冷卻方式施行時(shí),使用階段冷卻或恒溫冷卻(麻回火)是最適宜的。 回火處理常見的冷卻方式包括急冷和徐冷2種冷卻方法,其中合金鋼一般使用急冷;工具鋼則以徐冷方式為宜。工具鋼自回火溫度急冷時(shí),因殘留沃斯田體的緣故而易產(chǎn)生裂痕,稱之為回火裂痕;而合金鋼若採用徐冷的冷卻方式,易導(dǎo)致回火脆性。淬火后的工件內(nèi)常存在麻田散體與殘留沃斯田體,在常溫下長時(shí)間放置易引起裂痕的發(fā)生,此乃因殘留沃斯田體產(chǎn)生、引起膨脹所導(dǎo)致,此現(xiàn)象尤其在冬天寒冷的氣候下最容易產(chǎn)生。此外,殘留沃斯田體另一個(gè)大缺點(diǎn)為硬度太低,使得工具的切削性劣化??墒褂蒙罾涮幚泶偈孤樘锷Ⅲw生成,讓殘留沃斯田體即使進(jìn)一步冷卻也無法再產(chǎn)生;或以外力加工的方式,使不安定的殘留沃斯田體成麻田散體,降低殘留沃斯田體對鋼材特性之影響。
五、淬火處理后硬度不足的原因
淬火的目的在于使鋼材表面獲得滿意的硬度,若硬度值不理想,則可能是下列因素所造成:
1)淬火溫度或沃斯田體化溫度不夠;
2)可能是冷卻速率不足所致;
3)工件表面若熱處理前就發(fā)生脫碳現(xiàn)象,則工件表面硬化的效果就會(huì)大打折扣;
4)工件表面有銹皮或黑皮時(shí),該處的硬度就會(huì)明顯不足,因此宜先使用珠擊法將工件表面清除乾凈后,再施以淬火處理。
六、淬裂發(fā)生的原因
產(chǎn)生高頻機(jī)淬裂的主要原因包括:工件的大小與形狀、碳含量高低、冷卻方式及前處理方法等。鋼鐵熱處理會(huì)產(chǎn)生淬裂,導(dǎo)因淬火過程會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力,而這個(gè)應(yīng)力與麻田散體的產(chǎn)生過程有關(guān),通常鋼材并非一開始產(chǎn)生麻田散體即發(fā)生破裂,而是在麻田散體發(fā)生轉(zhuǎn)化約50%時(shí)(此時(shí)溫度約150℃左右),亦即淬火即將結(jié)束前發(fā)生。因此淬火過程,在高溫時(shí)要急速冷卻,而低溫時(shí)要緩慢冷卻,若能將冷卻“先快后緩”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)把握好,可將淬火裂痕的情況降至最低。
七、過熱容易產(chǎn)生淬火裂痕
加熱超過適當(dāng)?shù)拇慊饻囟?00℃以上,稱之為過熱。過熱時(shí),沃斯田體之結(jié)晶顆粒變得粗大化,導(dǎo)致淬火后生成粗大的麻田散體而脆化,易使針狀麻田散體之主干出現(xiàn)橫裂痕(此稱為麻田散體裂痕),此裂痕極易發(fā)展成淬火裂痕。因此,當(dāng)您的工件在沃斯田體化溫度產(chǎn)生過熱現(xiàn)象時(shí),后續(xù)的淬火、冷卻均無法阻止淬裂的產(chǎn)生,故有人把“過熱”稱為發(fā)生淬 火裂痕的元兇。
八、淬火前的組織會(huì)影響淬火裂痕
高頻機(jī)淬火前的組織當(dāng)然會(huì)影響淬火的成敗。最正常的前組織應(yīng)該是正?;M織或退火組織(波來體結(jié)構(gòu)),若淬火前組織為過熱組織、球狀化組織均會(huì)有不同的結(jié)果。過熱組織易產(chǎn)生淬火裂痕,球狀化組織則可以均勻淬硬而避免淬裂及淬彎,因此工具鋼或高碳鋼在淬火前,可施行球狀化處理已是淬火重要技術(shù)之一。此時(shí)可施以球狀化退火或調(diào)質(zhì)球狀化處理以獲得球狀碳化物。碳化物若以網(wǎng)狀組織存在,則容易由該處發(fā)生淬火裂痕。
九、淬火零件因常溫放置引起之瑕疵
淬火后的高頻機(jī)零件,若長時(shí)間放置在室溫,可能發(fā)生擱置裂痕及擱置變形2種缺陷。擱置裂痕又稱為時(shí)效裂痕,尤其在冬天寒冷的夜晚,隨溫度下降導(dǎo)致殘留沃斯田體為麻田散體,使裂痕因此而產(chǎn)生,又稱之為夜泣裂痕。擱置變形又稱之為時(shí)效變形,乃淬火工件放置於室溫引起尺寸形狀變化之現(xiàn)象,大多是因?yàn)榛鼗鹛幚聿煌耆?。為防止擱置變形,需讓鋼材組織安定化,因此首先要消除不安定之殘留沃斯田體(實(shí)施深冷處理)。接著實(shí)施200℃~250℃的回火處理使麻田散體安定化。