美国高速钢工具类热处理实务教程

热处理急先锋

（七）热处理常见缺陷与预防补救措施
7.1裂纹变形
原因热处理过程中会产生两种应力，一是热应力主要由加热冷却速度不一产生，一是相变应力主要由淬火时奥氏体向马氏体转变体积增大，回火时马氏体析出碳化物，体积缩小。各种组织的容比导致。此两力叠加合称内应力。
当相变应力大于热应力产生的内应力超过材料的屈服强度时就会出现变形，当内应力超过材料的抗拉强度时就会产生裂纹。
7.1.1裂纹及变形产生的主要原因与预防措施
加热不当如升温过快表面脱碳过热过烧防止办法控制加热速度防止炉温过热。
冷却不当如冷却速度过快或过慢防止办法控制冷却速度与方式
回火不当如回火温度不均匀防止办法及时测温注意调整与控制过程
7.1.2热处理变形
变形是内应力造成的，主要由工件的结构形状，原材料成分，热处理前的加工状态，工件自重，工件在炉中加热和冷却的方式速度不均匀会加重热处理应力，相变也会不均匀，则变形加大。为减小变形必须力求减小淬火应力和提高强的屈服强度，磨削工艺的特点及大进量磨削会产生较大应力极易引起变形。
工件热处理过程中的尺寸变化
球状珠光体向奥氏体转变时体积缩小-4.64+2.21wc%
奥氏体向马氏体转变时体积增大+4.64-0.53wc%
工件受力分析及尺寸变化的一般规律
工件在淬火时主要受以下力影响
向下的自重力向上的支撑力向内的热应力向外的相变应力
工件在Ms点以上时高度缩短，直径变粗，最终变成腰鼓状，主要受力为热应力
工件在Ms点以下时心部被拉长直径变细长度增加主要受力为相变应力与热应力
故在Ms点以上时应该加速冷却在Ms点以下时应减缓冷却速度。
在实际生产中不能找出适应这一理论的方法，所以要选用大口径低转速的风机进行冷却。
工件加热到奥氏体化温度，液固相共存，工件由于工装夹具的无效支撑，自重使得工件淬火部位下部变粗，所以工件摆放时选择刃部向下，与后工序工艺要求刃部较柄部细相符。
7.1.3化学成分对热处理变形的影响
钢的化学成分主要影响钢的屈服强度，Ms点，淬透性，组织变化的最终产物。对后期热处理起基础前提和决定作用。原材料先天成分缺失及成分不均匀将决定钢进行淬回火时各项性能不一致。一些原材料缺陷如脱碳层过厚，气孔，明显杂质，低温锻造上带状组织也会对热处理变形产生不利影响。
7.1.4工艺参数对热处理的影响
工艺参数对热处理的影响最主要的是分析加热和冷却过程的影响。
所有过程加散热都要均匀。
加热过程主要由加热的均匀性，加热的温度和速度
冷却过程主要由冷却的均匀性冷却方式和冷却速度
不均匀性加热引起的变形，加热速度过快，加热环境不均匀和操作不当极易引起加

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热不均匀对细长工件变形影响更大。这里所指的不均匀性加热不是工作表面和心部在加热过程中不可避免的温度差，而是指工件各部位的温度梯度。
加热温度对淬火变形的影响淬火加热速度通过淬火冷却时的温差改变淬透性Ms点及残奥数量而对淬火变形发生作用。对变形严重的较小工件可采用淬火上限温度，减少淬火保温时间
快速加热的办法，可使用、工件心部保持硬度较低强度较高的状态阻止淬火部位冷却后产生较大变形。
冷却速度对变形的影响，淬火冷却越激烈工件的内应力越大，变形越大，理论上的冷却速度是个变化的量MS点以上时冷却速度下限应大于临界冷却速度值，上限是风力不对工件变形产生影响。把热应力产生的影响降到最低。MS点以上时分为二个过程，工件表面奥马转化速度宜快。而心部获得马氏体时冷却速度应该缓慢，实际生产过程中较难控制。故应制定这样的原则，在保证要求的组织和性能的前提下，应尽量减小冷却速度，采用大口径低转速的风机并高速冷却方向最大程度的保证冷却均匀。
7.1.5对变形原因的认定：柄部大于刃部属于机加工软磨尺寸误差，刃部大于柄部属于淬火变形
腰突的（表现形式是S弯）是淬火变形属于相变应力。
热处理变形校正的理论与方法
变形对热处理如同影附人，不可避免，所以要分析原因作好预防补救，
校正是对变形控制的一种补救性措施，对变形控制起有效在限作用。
采用机械或局部加热的办法使变形工件产生局部微量塑性变形，同时伴随残余应力释放和重新分布达到促变目的。
主要方法有冷校正，热点校正，回火校正
校正后的工件在使用放置过程中，在机械加工时，由于残余应力的减弱和释放可能部分恢复到原来的状态和产生新的变形，被称时效变形。所以淬火后进行冷校正，校正后及时回火。
选择淬火后校正的另一个原因就是淬回火前后的强度是成反例的。
校正塑性变形量应控制在较小范围。一般不大于弹性极限形变的10倍，小于条件强度的1/10
校正工作要求作业者有较熟练的技术并且很费工时，校正自动化应该是未来的方向。
7.2断口分析
断口是工件表面破坏产生的相貌，通过断口分析能弄清破坏原因。
断口分为急进断口与渐进断口。
急进断口是冲击拉伸突然破坏的断口，断口粗涩，而且有辐射线状褶皱，这些褶皱收敛处就是龟裂和断裂的源点。
渐进断口是一种疲劳性断口。断口光滑，呈同心圆波纹模样，同心圆的间距表示力的大小和规律，反映材料的韧性，间距越小表示受力越小材料越韧，同心圆的中心就是疲劳破坏的起点。
断口形貌真实反映了材料抗外力发生断裂的过程。断口与外力有关也与材料有关，据此判明裂源和裂缝扩展方向，断裂顺序，断裂性质找出断裂的主要原因
7.3断口分类与特征（略）

huang8223

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