热处理故事

ltw369258

油淬水冷不能望文生义，在特定的场合有其特殊用途。但绝对不要用来对付一般的工作的淬火处理的

耿建亭

约十年前,同班同学在一国营机械厂做热处理工作,主要做一些机械零件.
一日,接到私活,为模具CR12,师徒二人在夜班时用高温盐浴进行加热,在入回火炉前,二人按以前对碳钢件的处理方法,对模具进行清洗残盐的工作(此时工件温度约60度),谁知,在瞬间看到工件笑开了一条缝,二人哭了.原想挣点外找,谁知还要赔上材料费.

热处理所牵的种类比较多,所用的材料也是千差万别的,不能用自已有的经验来做从没做的材料或工艺.
必须充分了解材料的特性后才能制定工艺,必要时要与钢厂联系,以取得更有用的数据.除非在特别紧急的情况下,可以用材料的化学成份相近,用途相近的另一种材料的特性来推理所要处理工件/材料的热处理工艺.

耿建亭

一日,遇一磨削高手(主做过45钢,40CR的各种磨削约15年),请教其磨削会出现的问题,当谈至磨削裂纹时,高手大叫:"磨削不可能产生裂纹.我做过这么多年都没有碰到"事实果真如此吗?

磨削会产生裂纹
1一般情况,会产生垂直于沿磨削和短细裂纹,或产生龟裂.
2产生的条件
磨削进刀过量,磨削冷却不良,砂轮过钝或过于锋利,磨削进刀速度过快
特别是在热处理后回火不充分的工件中易出现,在工件表面有脱碳层的易出现龟裂
在出现的钢种中,以回火后残余奥氏体量较大的钢中最易出现.
3产生磨削缺陷的组织分布情况
3.1若磨削瞬间温度不超过AC1点,却超出最热处理最高回火温度,会出现过回火层,因表面发生回火托氏体可回炎索氏体,体积局部发生收缩,易产生.即使此烧伤层被磨削人员最后用小刀量轻轻磨去,在发生浅腐蚀时仍可很容易发现.
3.2若瞬间磨削温度超出AC1点,会因超出相变点表面浅浅一层变为奥氏体,在随后的磨削液的冷却下,部份钢种会因空冷产生淬火马氏体,由于体积的涨大发生裂纹.严重者其裂纹形状就是热处理淬火裂纹态.
3.3在部分渗碳件/高合金工件淬火回火后保持相当的残余奥氏体,在磨削时发生向淬火马氏体的转变(甚至一部分是因为应力的重新分布或应力的改变而引起的残奥向马氏体转变,与磨削瞬间温度无关)
引起应力的重新分配与应力的产生而出现裂纹.有些伴随着磨削作业的不规范而产生多种原因归结到一起,形成裂纹的最终结果.
4部份工件磨削由于采用干磨的形式,即没有冷却液的冷却,在磨削时反而不易出现裂纹,大概是因为怕磨削烧伤而小心操作的缘故吧
总之磨削裂纹的产生存在多种原因,磨削经验不足,砂轮选用不当,转速不当,进给不当,磨削方向不对
热处理回火不足,工件应力集中,淬火后晶粒过大等,由于篇幅原因不能一一展开,在此起到抛砖引玉的作用.

水平不足且无资料参考情况下,错误难免,请指正.

霜月

20CrMnTi渗碳淬火零件，渗碳层组织、表面碳含量等都符合技术要求，磨削工艺参数不变，渗碳淬火后按常规回火一次，零件出现磨裂现象；按常规回火一次后再回火一次，零件磨裂问题解决。
延长回火时间或提高回火温度只回火一次，磨裂现象仍出现。
由此感觉磨裂不仅仅是回火不足引起，为什么回火两次可以消除磨裂现象？请专家赐教。

zsq

耿工的分析往往都说在实质性的点上,读后周身舒畅,非深厚理论实践功底不可能做到这点。多多向耿老师学习,也企盼能看到更多老师作品!

zyh7488

耿老师的故事知识丰富,见解深刻,又讲的通俗,浅显易懂,难得!

建议收集整理,出版,不失为一本好书----指导解决热处理生产的好书.

耿建亭

浅见
一:  据猜测,你可能没有做过高碳高合金钢的热处理,
二:  你所说的20CRMNTI渗碳件开裂现象,本人认为还是回火不足所造成.
三:  1 据你所说的进行推理,你们的渗层应较深,或表面碳浓度较高,因为材料存在着较多的强碳化物形成元素(按易形成碳化物的顺序递减排序为：Ti、Nb、Zr、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe),渗碳后与之形成碳化物,致使表面渗层MS点降低,在淬火后存在在较多的残余奥氏体.特别是对淬后出油后工件温度较高的热处理工艺,残奥量会更多一些.这方面资料在大多的渗碳资料中均有介绍,有的只是一句话,如20CRMNTI渗碳后会存在较多的残余奥氏体等,有些资料会做进一步的介绍.
2 这些残余奥氏体在回火过程中有部分等温转变为淬火马氏体,在随后的回火过程中部分转变成回火马氏体,部分新生成的等温淬火马氏体因回火时间不足保持原态----淬火马氏体.
3部分残余奥氏体是在回火后的冷却过程中进行向淬火马氏体的转变,并伴有相变应力.
4部分残奥在冷却后一直保留至磨削工序.
四:回火时部分等温转变成的淬火马氏体没被回火(或回火不足)及回火后冷却过程中形成淬火马氏体
还有部分没有转变的残余奥氏体的存在,是磨削开裂的主要原因.(此原因有部分雷同于高碳高合金钢出现磨削裂纹原因)基理如下
1回火时部分等温淬火马氏体及回火后冷却过程中形成的淬火马氏体脆性的存在,
2回火冷却后相变应力没有消除,
3磨削应力及宏观的磨削力极易促进部分剩余残奥的马氏体转变并伴有相变应力,即磨削时产生了新的淬火马氏体.及相变应力.
以上即为你们渗碳件回火一次而产生磨削裂纹的形成基理.(鉴于过冷奥氏体与残余奥氏体转变为马氏体的基理相同,本解释中均称为残余奥氏体,请见谅)
至于回两次火不再出现磨削裂纹,应看为第四条之1/2的减小,且在第二次回火时依然会伴有残奥的马氏体转变,这样磨削时出现淬火马氏体的概率或数量要明显减小的原因吧.
补充一点,例只进行一次回火200度5小时,其效果不及进行两次回火200度2小时/次.
水平不足,错误难免,请指正

[ 本帖最后由 ltw369258 于 2007-7-13 00:17 编辑 ]

耿建亭

三1 据你所说的进行推理,你们的渗层应较深,或表面碳浓度较高,因为材料存在着较多的强碳化物形成元素(按易形成碳化物的顺序递增排序为TI/NB/,

应为(按易形成碳化物顺序递减排序

出现打字错误,抱歉

lfmg81

油淬水冷是针对合金钢还是碳钢,还是都可以呢?刚开始听别人说可以采用油淬水冷,我还以为是为了让淬火工件尽快冷却,并打淬火硬度,为了及时回火呢,
油淬水冷或水淬油冷这对于冷却介质的纯度会有影响啊,水中有油,油中油水,在连续生产情况下,这些问题又怎么解决呢?

耿建亭

油冷水淬只是一个比喻,指的是先在冷却缓慢的介质中冷却,然后在冷却速度快的介质中冷却.
至于水中有油,油中有水,那我想问一句,水淬油冷不也是这样的吗?
不过先油后水,毕竟影响水的淬透性,所以不用也罢。

[ 本帖最后由 gl9855 于 2009-7-15 08:04 编辑 ]

耿建亭

一般情况下,冷作模具用的较多的是在热处理后进行线割成型.如果热处理与线割工艺不当,那会造成一些缺陷.
1开裂:主要是因为热处理后回火不足,线割的电流密度大,引起材料的拉应力大于其抗拉强度而引起开裂.
2变形:主要因为热处理不当,线割打破了原有的应力平衡,使材料的应力重新分配而引起的
3变质层:线割是通过电流对工件进行低电压/高电流进行加工,类似电焊烧融.其加热原理又类同高频类.
在线割切割过程中,金属产生熔融.在线割面表层,会产生熔化后的组织转变,最外一层应为玻璃状组织,部分为莱氏体,稍内层为粗大淬火马氏体,再内层为淬火马氏体,以上称为白亮层,也有的只称最表面的为白亮层.向内依次为回火索氏体,回火托氏体,正常基体组织.
白亮层是硬而脆的组织,如果不加以去除,模具在使用的过程中,极极易造成崩刃,局部脱落.
且在白亮层如为钼丝切割则白亮层富钼,用铜丝切割,白亮层富铜,这两种合金元素的过量也是造成脆性的主要原因.
在以上的各种线割缺陷均与材料的纯度/带状组织/碳化物状态有关.

如要减小以上的危害需从以下着手
1规范热处理工艺
2加强材料进厂检查
3合理线割参数
4线割后可采用钳工锉刀去或喷丸(喷砂)等去除白亮层.然后追加一次去应力回火.(温度较正常回火低10~20度.)
5如果线割去除量较大,应在热前采用铣削/钻孔/线割的办法去除一部分(需给最终线割留有余量),然后进行淬火,则在线割时的应力状态不会产生较大的重新分布.避免材料的开裂与变形.

以上所述较为笼统,不足之处请见谅.

XL066

领导，我做热处理有六年了，我从操作工到现在的经理。在热处理技术上和你比差远了。如果你在脑筋的话我会来拜你为师。
领导能加我QQ吗188106893，以后在工作中不懂地方还要请教老师傅

lfmg81

您好,耿师傅,我有个问题想请教您
关于钢的临界直径问题,曾经有次我们干的产品表面硬度低(我们用的电炉,无保护气氛),领导说表面再加工一刀打打硬度,怕是表面脱碳严重引起的,就问我这个钢能淬多深,我不能确定,因为我觉得这有个尺寸效应问题,零件尺寸不同肯定有区别的,对于这样的问题我该怎么回答呢?书上的钢的临界直径在生产中我们该怎么理解和应用呢?
那位高手知道也可以聊聊,说的不对的地方,请大伙指正

霜月

谢谢专家赐教！
我们在渗碳过程中对碳势控制很严，渗碳淬火后表面碳含量在0.75~0.8%范围，显微组织检查无碳化物，残奥都在15%以内（标准要求≤30%），也许正是这残余的奥氏体在一次回火后的冷却过程中又转变成了淬火马氏体，因而引起磨裂。而增加一次回火正好将回火冷却过程中形成的淬火马氏体转变成了回火马氏体，消除了磨削裂纹。

耿建亭

浅见
书上的临界直径一般是指钢淬火到心部为半马氏体状态,对一般的材料来讲,其硬度大约为45HRC左右.至于你们领导问你的能淬多深的问题,我现在也回答不出,因为牵扯到以下几点
1钢材料的有效厚度
2奥氏体化温度
3淬火介质的特性
4其他类
在生产中如何运用监界直径,我认为,以其临界直径为界,小于临界直径在通常的奥氏体化温度以书的上的硬度为参考.大于临界直径需用试验或别人的经验来确定其淬硬层.
水平有限,不足之处,请指正.

耿建亭

注意,此临界直径为最大淬透直径,非淬裂危险临界直径

耿建亭

在一些单位,特别是计件的机械加工,为了提高效率,增加产能,常常以大进刀量来进行加工.如果有关热处理人员对领导说:"不按正常工艺做的机械加工会增加热处理的困难."领导却不以为然,以一个热处理的行家教训你:"再大的机加工应力,在热处理的高温下会被消除,所以对热处理没什么影响."果真如此吗?

一般来讲,热前机械加工对热处理的有以下的影响
1　 进刀量过大/进给速度过快:会引起淬火后的变形量,特别是一些细长件/薄壁件/板条件等.
如果非用大进刀量进行加工,建议在粗加工后进行一次去应力退火(或称高温回火),然后以小进刀量进行精加工,以避免淬火后的不规则变形.热处理采用分级预热对此也有一定的帮助.
2　积屑瘤:刀具在工作时,因刀刃过钝会造成刃口处积结一些细小钢屑，因温度过高而烧结在一起，这样在切削的过程中，积屑瘤就会造成工件表成沟槽状．
在热处理的过程中，这些沟槽就会成为应力集中点，易引发淬火开裂．
３　刀痕过深：由于刃口过于锋利，在清角时易产生过大的刀痕形成应力集中点，易引发淬火开裂．
４磕碰伤：同样是应力集中问题
５钢印部位危险或过深：同４
６氧化皮去除不净：易因为表面脱碳引起网状裂纹
７车削芯：是指车削时在切断最后，存留在轴中心部位的凸点，因为体积效应小，在淬火时易先形成马氏体，引起裂纹，裂纹可能扩展到有效基体．
８鳞状表面：应力集中
９同一工件不同刀具／进刀量／进给速度加工：残留应力不均匀，易引起工件不规则变形．
１０其它类：暂想不起
水平不足，请指正．

lfmg81

非常感谢,如果每个做师傅都能像你这样,我想中国的制造行业,一定突飞猛进.向您致敬!!! :handshake :handshake :victory: :victory:

耿建亭

老兄过奖了,我所做的只不过是把我知道的说出来.在我看来,每个人都会这样做的,至于中国的制造业突飞猛进嘛,我不敢承受,我所做的只是想让大家都做的比较好一点

xgbb123456

我公司生产的20CrMnTi和20CrMnMoH齿轮磨削时很容易产生裂纹，其磨削量在0.3～0.35之间。我们在进行金相检测时，其表面黑色组织0.1～0.15，因此我认为表面拉应力过大也是产生裂纹的原因之一，不知道是否正确？

还有就是12CrNi3和20CrNi3的材料为什么不易产生磨削裂纹？