热锻件热处理方法的选择
热处理的目的
由于毛坯锻造后晶粒较粗大,组织不均匀,内应力较高,机加工困难。为解决这些问题,通过锻件热处理应达到组织均匀,细化晶粒、消除残余应力,改善化学成分的偏析和组织的不均匀性,从而改善组织和机械性能,并为最终热处理作好准备,达到调整硬度有利于切削加工等目的。
工艺方案的确定原则
2.1 优质碳素结构钢类
(1)对于08~25优质碳素钢,一般采用正火处理。正火的方法是将锻件加热到Ac3 或Acm 以上50~70℃,经过一段时间的保温,使钢全部奥氏体化然后在静止的空气中冷却。正火处理适用于亚共析钢、共析钢、过共析钢的锻件。因此,08~25钢采用正火处理。
(2)30~60钢属于亚共析钢,一般采用正火处理。若正火后硬度较高,不宜机械加工时则采用正火加高温回火的方法。
(3)对于35~50的中碳钢和低合金钢锻件,如齿轮、轴类锻件,若要求具有良好的综合机械性能时,可采用淬火加高温回火的方法,即所谓的调质处理。首先将锻件加热到Ac3以上30~50℃,经过一段时间的保温,再快速冷却,得到一稳定性差,韧性差,硬度很高的针状马氏体组织,使锻件强度和硬度很高,然后进行500~600℃的高温回火,获得良好的综合机械性能。
2.2 合金结构钢类
(1)含碳量低于0.25%的低合金钢,如常用的20MnVB、20MnMo,采用正火处理。若正火硬度较高时,不易加工,可采用正火加高温回火处理。
(2)含碳量0.25%~0.6%的合金结构钢零件27SiMn、40Cr、50Cr等,一般均要求调质处理或正火,或正火加高温回火,经机加工后进行调质处理。
2.3 轴承钢类
轴承钢锻件常采用球化退火(不完全退火),如GCr15、GCr9、GCr15SiMn等,即将锻件加热Ac1 以上20~30℃,经过较长时间的保温,然后随炉缓冷400~500℃取出空冷。球化退火的目的是得到球状珠光体组织,它与片状珠光体比较,硬度较低,具有良好的切削性能,组织比较均匀,减少变形和开裂倾向,并为淬火组织做准备。若锻件沿晶界出现网状碳化物时,则先进行正火处理,消除网状碳化物,然后进行球化退火。
2.4 碳素工具钢类
如T7~T9碳素工具钢,锻造后一般经过退火或正火处理,T10~T13碳素工具钢锻件,一般采取球化退火,使渗碳体成球状均匀分布。若锻件沿晶界出现网状碳化物时,则先进行正火处理,消除网状碳化物,然后进行球化退火。
2.5 合金工具钢类
(1)一般毛坯锻造后为消除内应力,降低硬度便于机加工及改善化学成分的偏析和组织的不均匀性,通常采用完全退火,即将锻件加热到Ac3 以上30~50℃,经过保温使钢的组织全部奥氏体化,然后随炉缓冷400~500℃取出空冷。完全退火的目的是:消除锻造过程中造成的粗大不均匀组织和魏氏体组织,使晶粒细化,同时消除了锻件内的残余应力并降低了硬度,便于机械加工。若锻件沿晶界出现网状碳化物时,则先进行正火若锻件沿晶界出现网
状碳化物时,则先进行正火处理,消除网状碳化物然后进行完全退火。
(2)对于合金钢、高碳合金钢,为缩短退火时间可采用等温退火的方法进行退火,如5CrMnMo、Cr12MoV 等,其目的与完全退火和球化退火目的相同,即将锻件加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上20~30℃。经过一定时间的保温,然后急速冷却Ar1以下在这个温度下作等温停留,使奥氏体向珠光体转变,然后炉冷500~600℃取出空冷。
等温退火主要适用退火周期较长的合金钢,另外等温退火后的珠光体是恒温得到的,锻件能获得内外一致的组织,因而在一些单位普遍使用。
总之,由上所述预备热处理工艺方法对于改善锻件组织结构,提高机械加工性能,增加工件的使用寿命尤为重要。各类工件应根据工件材质选择合理的工艺,但这也不是一成不变的,对于统一材质的不同锻件,又可采用不同的热处理方法,因而获得的组织及机械性能也不同。在生产中应在满足产品要求的同时,从经济效益、本单位设备状况综合考虑,这样才能使企业获得较大的经济效益。
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