球化退火、等温正火、正火、去应力退火在冷锻上的应用问题

凌云谷

随着轿车行业的发展，变速箱齿轮和轴的制造精度、变形量要求越来越高，在锻件热处理时，就需要考虑预备热处理对最终热处理（比如最终为渗碳热处理）的影响（如：对渗碳组织、变形量、耐磨性、疲劳强度等的影响）。
    在生产中，变速箱的输入和输出轴类零件越来越多采用采用“冷锻＋渗碳”的工艺，我看到过以下几种工艺过程：
方案一  棒料剪断－球化退火－冷锻－正火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸
方案二  棒料剪断－球化退火－冷锻－等温正火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸
方案三  棒料剪断－等温退火－冷锻－去应力退火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸
方案四  棒料剪断－等温退火－冷锻－正火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸
方案五  棒料剪断－等温退火－冷锻－等温正火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸


请大家讨论：
1、这几种方案的优劣
2、球化退火、等温退火、等温正火、正火、去应力退火在不同的方案中所起的作用
3、这几个方案，最终的变形量大小、质量稳定性等的差异。
4、是否有更好的工艺流程方案？
5、不同的冷锻前处理，对锻造时内部“人字形”裂纹产生的影响以及控制、检测方法。
6、等温退火和等温正火的概念和使用场合

[ 本帖最后由 凌云谷 于 2009-8-3 12:57 编辑 ]

所以因为

对这方面的工艺不熟，但也积极参与一下。
个人观点，此（方案二  棒料剪断－球化退火－冷锻－等温正火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸）为最佳。
其理由后面再说，先抛砖引玉，请大家跟帖讨论。如果您认为的最佳方案为楼主接受并能说出理由，有重奖！

所以因为

凌工是锻造和热处理方面的专家，这是一个很好的交流学习的机会。希望大家跟帖讨论

霜月

冷锻过程中不存在相变，我认为方案三（棒料剪断－等温正火－冷锻－去应力退火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸）最好，但不知道等温正火的组织和硬度是否适于冷锻？

wqf1981

我也认为方案三（棒料剪断－等温正火－冷锻－去应力退火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸）最好，但要把等温正火改成等温退火，还有，我也不知道等温退火和等温正火有什么区别，哪位能给予解释么？

qibao9891

方案一在这五种方案中是最常规的。

方案二在这五种方案中是最稳妥的。
方案二的球状组织更有利于冷变形加工。冷锻后等温正火，比方案一冷速更低，更稳妥。

方案三在这五种方案中是最有争议的。
打眼看上去，应该说方案三是最有争议的了。
首先，冷锻前的等温正火组织不如球化组织；其次，去应力退火是保留加工硬化的，对之后的机加工不利。
再就是渗碳时存在这样的可能，就是冷变形后加热过临界点，晶粒的异常长大。冷锻后如果渗碳的话，先要进行正火或等温正火，除非确能证明该冷变形程度不会引起晶粒的异常长大。

方案四和方案五我不看好。
没有见到等温正火的组织更有利于冷变形的报道，不看好两方案。

凌云谷

先讨论一下原帖中请大家讨论的问题的第6个问题，即“6、等温退火和等温正火的概念和使用场合”

A:概念和术语
a）等温退火 isothermal annealing 工件加热到高于Ac3(或Ac)的温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体转变温度区间的适当温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体类组织后在空气中冷却的退火。
b）等温正火 isothermal normalizing 工件加热奥氏体化后，采用强制吹风快冷到珠光体转变区的某一温度，并保温以获得珠光体型组织，然后在空气中冷却的正火。
从概念和术语的定义上，两者没有多大的区别。
B:两者的区分：
我们可以从热处理的目的上，来区分何时写成等温退火、何时写成等温正火：
a）退火强调软化，兼顾稳定化、细化、均匀化组织；
b）正火强调高效率，兼顾细化、均匀化组织、改善切削加工性、消除网状渗碳体等目的。

故同样的工艺曲线和接近的等温金相组织：
a）在冷锻前应用，是为了软化组织便于冷挤压形变，称呼为“等温退火”；
b）在冷锻后应用，主要为了改善晶粒一致性、消除应力，为后续渗碳时获得较小的变形量做准备时，写成“等温正火”。

按照上述的概念，原帖中热锻前的“等温正火”应该改为等温退火。

方案一  棒料剪断－球化退火－冷锻－正火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸
方案二  棒料剪断－球化退火－冷锻－等温正火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸
方案三  棒料剪断－等温退火－冷锻－去应力退火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸
方案四  棒料剪断－等温退火－冷锻－正火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸
方案五  棒料剪断－等温退火－冷锻－等温正火－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸

（原帖已经作修改）


[ 本帖最后由 凌云谷 于 2009-8-3 12:59 编辑 ]

凌云谷

分析的很有道理，能否对以下几句作个进一步的解释和探讨：
1、“去应力退火是保留加工硬化的，对之后的机加工不利。”能否进一步说明？
2、“再就是渗碳时存在这样的可能，就是冷变形后加热过临界点，晶粒的异常长大。冷锻后如果渗碳的话，先要进行正火或等温正火，除非确能证明该冷变形程度不会引起晶粒的异常长大。”。
我看到一个变速器的阶梯轴，采用冷锻前等温退火，冷锻后去应力退火（采用“630℃，3h”的工艺），且某个轴径冷锻的形变量在2-10％的范围内，这样会造成混晶吗？（部分晶粒受冷形变量的影响在去应力退火中已经再结晶回复和长大）。

stanlyous

对于中低碳钢,等温退火(等温正火)与球化退火,处理出来的效果基本一致.所以,你的5个方案其实只有三个方案.目前业界认为最佳的基本上是: 棒料剪断－等温退火(或球化退火)－冷锻－等温正火(或等温退火)－机加工－渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸

zhx909

方案二我以为最好.球化退火最利于冷锻,也不易在心部出现人字裂纹,等温正火无论是组织的均匀性和加工性都是最好的也有利于机加工产生较小的加工应力,从而使产品变形最小.
正火的效果次之,因为比等温正火的组织均匀性差,易产生粒贝加工困难还产生较大的加工应力.
去应力退火只能消除一部分应力,对组织的均匀性没有多少贡献,冷锻后不均匀的组织只会产生较大的变形.

老热工

我选择的优劣顺序为：方案二-----方案一------方案五------方案四，方案三最差。因为冷锻后去应力退火不能保证后序渗碳淬火的变形最小；球化退火比等温退火对冷锻是最有利的，冷锻后不易形成内裂；等温正火比正火的组织更均匀细致，内应力更小。加工时内应力也小。

qibao9891

1、“去应力退火是保留加工硬化的，对之后的机加工不利。”能否进一步说明？

我可能没有理解楼主的意思。
我的理解（或习惯）是：
冷变形后，如果想保留加工硬化，只去除应力，采用“去应力退火”，加热温度是在再结晶温度以下的。或者说是“仅去应力退火”。
如果不想保留加工硬化，采用“再结晶退火”，加热温度是在再结晶温度以上的。、

正是因为这个“保留加工硬化”，使得在冷变形件这里提“去应力退火”，是有别于其它“去应力退火”的。

个人理解或个人习惯。


2、“再就是渗碳时存在这样的可能，就是冷变形后加热过临界点，晶粒的异常长大。冷锻后如果渗碳的话，先要进行正火或等温正火，除非确能证明该冷变形程度不会引起晶粒的异常长大。”
http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=9774&extra=&highlight=%C0%E4%BC%B7%BC%D3%B9%A4%B5%C4%D6%E1%2C&page=1


3.我看到一个变速器的阶梯轴，采用冷锻前等温退火，冷锻后去应力退火（采用“630℃，3h”的工艺），且某个轴径冷锻的形变量在2-10％的范围内，这样会造成混晶吗？（部分晶粒受冷形变量的影响在去应力退火中已经再结晶回复和长大）。

建议试验。

shieryue

主要从成本上考虑，目前国外采取的工艺流程一般是
等温退火-锯断-冷锻-机加工-渗碳、淬火、回火－喷丸或强化喷丸
减少热处理工艺，但是对机加工设备要求较高

xqiuox

好帖要顶一下，让更多人了解和学习。

xqiuox

我想问下如果锻造后没做正火的话对车削和热处理会有哪方面的影响？