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歡迎來到青島豐東熱處理有限公司桿狀零件在淬火時(shí)主要產(chǎn)生彎曲變形。長桿狀的零件彎曲變形幾乎是不可避免的,必須由相應(yīng)的矯直工序來解決。但是應(yīng)當(dāng)盡可能減少其彎曲變形,對(duì)那些要求硬度較高而在矯直時(shí)容易折斷的工件,尤其如此。
1.截面對(duì)稱的桿狀件
所謂“截面對(duì)稱”的桿狀零件,即圓形、方形、六角形等。這類零件在冷卻時(shí),只要工件的運(yùn)動(dòng)方向垂直冷卻劑,外界吸熱理應(yīng)均勻,即互相對(duì)稱的兩個(gè)方向吸熱情況相同。因此,只要我們真正掌握這一點(diǎn),就可以使零件淬火變形很小,當(dāng)然這是說在加熱時(shí)零件沒有發(fā)生變形。
實(shí)際上對(duì)長桿狀工件來說,真正做到外界均勻地吸熱是不容易的,嚴(yán)格說來是不可能的。因此為了盡可能地保證不產(chǎn)生嚴(yán)重的彎曲變形,在操作時(shí)必須注意以下幾個(gè)問題:
(1)加熱時(shí)應(yīng)垂直懸掛。
(2)取出后在空氣中移動(dòng)要慢,太快了等于迎風(fēng)而動(dòng),造成一面快冷,另一面慢冷,引起變形。
(3)自重入水、入油、入淬火介質(zhì)。太快或太慢都不易保證工件的垂直方向,如斜向入水必然造成冷卻不均勻,引起彎曲變形。
(4)最好不使用流動(dòng)性強(qiáng)的冷卻劑。
2.截面非對(duì)稱的桿狀件
所謂非對(duì)稱的桿狀零件,如半圓形,梯形,有槽的零件等,其截面千奇百怪,多種多樣。這類零件當(dāng)外界施以均勻的冷卻時(shí),工件本身得到的是不均勻的冷卻。這時(shí)我們就有必要給以不均勻的冷卻。為了確定冷卻方式,應(yīng)當(dāng)首先了解非對(duì)稱桿狀件在熱應(yīng)力及組織應(yīng)力作用之下如何變形。彎曲的主要根源是熱應(yīng)力或組織應(yīng)力使工件發(fā)生了局部的塑性拉伸或塑性壓縮。
在熱應(yīng)力作用下,先冷部位受拉應(yīng)力作用而塑性延伸,后冷部位受壓應(yīng)力作用而塑性壓縮,如無此塑性變形的發(fā)生,在冷卻過程中無論怎樣凸出或凹進(jìn),最后冷卻下來,仍然會(huì)恢復(fù)原狀。
桿狀件在不均勻冷卻下由組織應(yīng)力作用而引起的變形,分兩種情況,一是先后冷卻部分都形成了馬氏體;另一種是快冷部分形成馬氏體,而慢冷部分形成了珠光體,即兩側(cè)形成了不同的組織。
前一種,即全部淬火為馬氏體組織的情況下,也不是單純組織應(yīng)力的作用,而是有熱應(yīng)力混于其中。單純組織應(yīng)力的作用,生產(chǎn)中例子很難找。但也有組織應(yīng)力顯得格外突出的情況,例如:高速鋼拉刀在淬火出油(或分級(jí)鹽浴)后,進(jìn)行不停的熱矯直,溫度緩慢地降至200℃左右(即高速鋼的Ms點(diǎn)附近),那么以后的冷卻變形,就是由所謂“單純”的組織應(yīng)力引起的。如果熱矯直量不是很大,拉刀直徑(或厚度)也不大,則它在一面快冷(如放在鐵板平臺(tái)上)時(shí),先發(fā)生極微量的翹起(即向快冷一面凸出),而等到上部也冷下來,將發(fā)生向上拱起的現(xiàn)象。也就是說,在進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi),桿狀件的彎曲將(最終)向冷得慢的那一方凸出??梢娺@是同熱應(yīng)力的作用正好相反的。
從組織應(yīng)力(這里指的是轉(zhuǎn)變?yōu)橥唤M織)的本質(zhì)和熱應(yīng)力的本質(zhì)比較,它們具有相反的方向,而熱應(yīng)力是因“冷縮”的不均勻性而發(fā)生,組織應(yīng)力則由于“冷脹”的不均勻性而引起。因此可以說,在轉(zhuǎn)變成同一組織的情況下,組織應(yīng)力所產(chǎn)生的變形正好和熱應(yīng)力引起的變形相反。
在轉(zhuǎn)變成不同組織時(shí),情況就不同了。如快冷部分先形成馬氏體,慢冷部分由于冷得太慢達(dá)不到鋼的臨界冷卻速度,形成了珠光體,則桿狀零件的彎曲是向快冷一面凸出,這種情況又正好和上述情況相反,組織應(yīng)力產(chǎn)生的變形和熱應(yīng)力所產(chǎn)生變形相一致了。
在實(shí)際生產(chǎn)中,非對(duì)稱零件不論什么鋼種,在完全淬硬的情況下,若采用水淬(包括鹽水)多數(shù)是冷卻快的一面產(chǎn)生凸出的變形;而油淬或硝鹽分級(jí)淬火時(shí)多數(shù)冷得快的一面產(chǎn)生凹入的變形。前者由于水冷速度快,熱應(yīng)力顯著,后者則組織應(yīng)力顯著,因而產(chǎn)生了方向完全相反的變形。
非對(duì)稱零件,可依它們?cè)诖慊疬^程中的實(shí)際情況分析其中哪種應(yīng)力是主要的,并采取措施加以抵消。淬透性不大的鋼件和低合金鋼尺寸較大的工件,一般淬透層不大時(shí)熱應(yīng)力是主要的,彎曲表現(xiàn)為向薄的一面(冷得快的一面)凸出,主要應(yīng)通過冷待(預(yù)冷)和改變?nèi)胨ㄓ停┑姆绞絹斫鉀Q。冷待可以減少工件和冷卻介質(zhì)之間的溫差,減少熱應(yīng)力,入水時(shí)使厚的一面(冷得慢的一面)先入水或加強(qiáng)其冷卻,利用外界的不均勻冷卻來減少工件內(nèi)的溫差。淬透性低,厚薄相差大的工件可能發(fā)生快冷一面(薄的)形成馬氏體,而厚的一面根本淬不上火,這時(shí)產(chǎn)生的變形和單純熱應(yīng)力的情況是一致的(即向冷得快的一面凸出),這種情況也可采用將厚的一面的加強(qiáng)冷卻方法,來抵消薄的一面在形成馬氏體時(shí)發(fā)生伸長而導(dǎo)致的彎曲。
淬透性較大的鋼件,可能完全淬透或大部淬透,對(duì)于桿狀件講,轉(zhuǎn)變成相同組織(馬氏體),其組織應(yīng)力就可能成為彎曲的主要原因。這時(shí)變形表現(xiàn)為向厚的一面(冷得慢的一面)凸出,解決辦法可以適當(dāng)提前出水、出油或采用分級(jí)、等溫處理,使其在Ms點(diǎn)以下慢冷。若零件不必淬透,則可適當(dāng)降低淬火溫度或采用緩慢冷卻的介質(zhì)。
總之,為了避免熱應(yīng)力的影響,要在高溫段的冷卻上下功夫,為避免組織應(yīng)力的作用(對(duì)淬透性較大的零件),應(yīng)在低溫區(qū)下功夫,使冷卻盡可能均勻一致。
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