防止淬火开裂，减少畸变的措施优化

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：要减少畸变和防止裂纹，不仅需要在热处理工艺和操作方面采取有效措施，而且要从工件结构设计以及工艺路线的安排上使冷、热加工密切结合，才能取得好的效果。合理的硬度要求有利于控制淬火畸变和防止开裂。3)冷、热加工密切配合为了控制和减少淬火畸变，冷、热加工必须密切配合。为此，热处理工作者应发挥主观能动性，采用合理的工艺，控制与减少热处理畸变，防止开裂。

要减少畸变和防止裂纹，不仅需要在热处理工艺和操作方面采取有效措施，而且要从工件结构设计以及工艺路线的安排上使冷、热加工密切结合，才能取得好的效果。

1)正确选材，合理设计

(1)正确选材。

对于形状复杂、截面尺寸相差悬殊的易变形工件或要求淬火变形极小的工件，一般应该选用淬透性较高的合金钢，采用油淬、分级或等温淬火，以减少畸变。不同的钢材具有不同的开裂倾向，一般碳含量低的钢比碳含量高的钢淬火开裂倾向小。

(2)合理设计结构。

设计时应使工件的结构形状有利于减少畸变和开裂，在满足使用要求的条件下，尽量减小截面厚薄悬殊，避免薄边和尖角，在工件截面变化处尽可能平滑过渡；工件的形状要求尽量对称；对于形状复杂的工件，可采用组合结构；或为使工件冷却均匀，适当增加工艺孔。合理与不合理的零件结构设计实例如图3-37所示。

(3)合理的技术要求。

合理的硬度要求有利于控制淬火畸变和防止开裂。有些工件如不要求全部淬硬，可以进行局部淬火，也可采取整体加热、局部强制冷却的方法。有些工件在满足使用要求的情况下，应尽量降低硬度要求。

2)正确的锻造与预备热处理

pagenumber_ebook=89,pagenumber_book=81

图3-37　合理与不合理的零件结构设计实例

钢材中存在某些冶金缺陷，如偏析、疏松、夹杂和发纹等，易使工件淬火时发生开裂和无规则变形，一些结构钢中的带状组织以及高碳合金钢的碳化物偏析，不但会造成淬火畸变，而且易淬裂。因此，为了降低工件的淬火畸变和开裂倾向、提高工件使用性能，往往需要将钢材进行锻造，以改善其组织，特别是消除带状组织和改善碳化物分布状况。对于某些形状复杂、精度要求较高的工件，在粗加工与精加工之间，或在淬火以前，需进行去应力退火。

3)冷、热加工密切配合

为了控制和减少淬火畸变，冷、热加工必须密切配合。例如，对一些工件薄弱部分，淬火前预留大的加工余量，淬火后再加工到所需尺寸。对易变形的形状不规则工件，尽量在淬火前留肋，淬火后予以切除；也可以通过预先摸索淬火畸变规律，在机械加工时预留变形余量。

4)正确制定热处理工艺

在生产中，经常会遇到一些形状特殊的工件，如细长件、薄壁大圆筒等。还有些受加热条件限制，在热处理后不再加工的工件，如型腔复杂的模具、螺纹刀具、锥齿轮，都要求在热处理后有极小的变形。为此，热处理工作者应发挥主观能动性，采用合理的工艺，控制与减少热处理畸变，防止开裂。一般可采取以下一些措施。

(1)控制加热速度：由于工件加热速度过快，产生过大的热应力，以致造成畸变甚至开裂。因此，对于大型锻模及高速钢、高合金钢工件，或是形状复杂、厚薄不均、变形要求小的工件，一般都要经过预热或限制加热速度，尽可能做到加热均匀。

(2)正确选择加热温度：选择淬火下限温度，可减小冷却时的热应力，减少淬火。如有些工厂将45钢淬火温度降到780～800℃，将T8～T10钢淬火温度降到740～760℃。但有时为了调整变形量，也可把淬火温度适当提高，特别是对高碳合金钢(如CrWMn、Crl2MoV等)工件，可以通过调整加热温度来改变钢的Ms点，以控制残留奥氏体的数量，从而达到调节工件变形的目的。

(3)正确地选择淬火方法和淬火介质：在满足性能要求的前提下，应尽可能选用较缓慢的淬火介质进行淬火，或采用预冷淬火、分级淬火、等温淬火，以减少畸变，防止开裂。

(4)进行及时、正确的回火：对于形状复杂的高碳钢和合金钢，淬火后及时回火尤为重要。

5)正确的热处理操作

(1)淬火前加以保护：对一些不要求淬硬的孔用石棉、耐火泥等堵塞；截面突变处用铁丝或石棉绑扎，尖角处可用铁皮套上；对一些容易变形的部分如槽形工件，可用螺钉等固定。

(2)正确装炉、吊扎和放置装炉方式：要使工件能均匀加热，避免因加热不均匀而引起的变形。工件加热时，要放置平稳，如果炉底板不平，应设法找平后再加热。图3-38为盐炉单件加热绑扎示例，图3-39为井式炉单件加热吊挂示例。

pagenumber_ebook=90,pagenumber_book=82