金属热处理变形减小的方法

发布时间:2012-3-5 16:15:30
一、金属热处理工艺过程中的变形 在金属热处理改善材料各种性能的过程中,热处理变形是在所难免的,同时将直接影响到工件的寿命,精度,强度和噪声,所以对于精度要求较高的零件,要使其变形量减少,应着重分析温度是控制变形的主要因素,并且掌握几项次要因素。 固态金属或合金被采用适当的方式进行加热和保温、冷却,有时并辅助以机械作用和化学作用,将金属内部的组织和结构发生改变,从而获得改善材料性能的工艺叫金属材料的热处理。各种金属材料获得优良性能的重要手段是通过热处理工艺完成的,并且在许多实际应用中,热处理工艺是必不可缺少的。因为各种成形工艺和合理选用材料是不能满足金属工件所需要的力学性能、物理性能和化学性能。但是热处理工艺除了具有积极的作用之外,还在处理过程中不可避免地会产生或多或少的变形,然而这又是机械加工中必须避免的,两者之间是既共存又需要避免的关系,只能采用相应的方法尽量把变形量控制在尽量小的范围内。 二、变形的关键因素是温度 热处理工艺在工业行业中的实际应用形式非常多,而工业行业中最基本的过程都是热作用的过程,并且由加热、保温和冷却三个阶段组成的。然而整个工艺过程通常用热处理周期、加热温度、加热速度、保温时间以及冷却速度等五个参数来进行描述。各种加热炉在热处理工艺中也能用到,金属热处理便在这些加热炉中进行(如基本热处理中的退火、淬火、回火等等)。因此,热处理的重要工艺参数测量中加热炉内的温度测量也是其中一种。温度在每一种热处理工艺规范中都是很重要的内容。假如温度测量不准确,执行热处理工艺规范就得不到正确的途径,以至产品的质量就会下降甚至报废。热处理工艺的关键是温度的测量与控制,也是影响变形的关键因素。 (1)工艺温度如果降低并且缩短热处理工艺的时间,那么工件的高温渐变时间就会减少,变形也会相应的减少。
  (2)工艺温度降低后工件的高温强度损失相对减少,而塑性抗力就会相应增强。这样工件的抗淬火变形、抗应力变形、抗高温蠕变的综合能力就会增强,变形相对来说就会减少。
  (3)工艺温度降低后工件加热、冷却的温度区间就会减少,由此而引起的各部位温度不一致性也会相应降低,因此而导致的热应力和组织应力也相对减少,由此一来变形就会减少。
  合理的热处理工艺可以减少热处理变形。例如:20CrNi2MoA经过热处理后的齿心部分的硬度、钢齿圈齿的表面以及有效硬化层深度均可达到要求。
三、变形的次要影响因素及减小措施 (一)热处理的预备:要用控温正火或等温退火来处理锻件是因为正火硬度太高、混晶、大量索氏体或魏氏组织都会使内孔变形增大。金属的正火、退火以及在进行淬火之前的调质,都会对金属最终的变形量产生一定的影响,金属的组织结构上的变化是最直接影响的。通过实践证明,有效地使金属组织结构趋于均匀,从而使其变形量减小是在正火时采用等温淬火便可。 (二)冷却方法运用合理:对金属变形影响的另一个重要因素是金属淬火后冷却的过程。通常来说,冷油淬火相比较热油淬火变形大,因此,一般选用热油淬火较多。温度一般控制在100±20℃的范围内。 淬火的搅拌方式和速度均影响变形,而且油的冷却能力对变形也是至关重要的。当金属热处理冷却速度越快时,冷却就越不均匀,而产生的应力就越大,相对应模具的变形也就会越大。尽量采用预冷可以保证模具的硬度要求,如果金属淬火时产生的组织应力和热应力,那么采用分级冷却淬火能明显减少,是一些形状较复杂工件变形减少的有效措施。
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