淬火加热容易产生哪些缺陷?

文摘   2024-11-07 00:00   湖北  

工件淬火需要加热奥氏体化,然后将工件用液体介质如水或者油类快冷得到马氏体组织。

加热时如果控制不好或者设备故障,就会产生一系列缺陷,降低工件的性能,甚至报废。

工件淬火加热,常见的缺陷有哪些?

1、过热和过烧

工件加热时温度过高,或者加热时间过长,工件奥氏体化后晶粒变得很粗大,这种缺陷就是过热。

晶粒粗大会使材料变脆。而晶粒粗大具有遗传性,奥氏体晶粒粗大,淬火转变为马氏体后,也会导致马氏体组织也比较粗大。过热的淬火组织韧性、塑性都会降低,而设计时却是按正常性能计算的,所以使用时容易发生断裂而失效。过热组织见图1。

图1

过热如果不严重,回火时可以通过延长回火时间进行补救。如果过热严重,可以先通过完全退火来细化晶粒,然后重新淬火。

工件加热时温度太高,工件奥氏体化后局部熔化乃至氧化,这种缺陷就是过烧。

过烧发生后,由于局部晶界因熔化而裂开,有的晶界出现氧化,结合力大大降低。因此,发生过烧的工件无法再使用,只能报废。

过烧原因主要是设备不灵或者操作不当。火焰炉加热局部温度过高也容易引起过烧。

2、氧化和脱碳

工件淬火加热时,如果工艺不当,工件与周围介质接触发生相互作用,可能使工件表面发生氧化或者脱碳。

表面氧化,工件的有效尺寸减少,表面光洁度低。由于铁的氧化物导热性差,表面氧化也会严重影响淬火冷却速度,从而会影响淬火效果,导致局部出现软点或者硬度不足。

图2

表面脱碳,可能会使表层出现非马氏体组织,导致硬度、耐磨性大幅下降,抗疲劳性能也会显著降低。图2为表面脱碳组织。

炉气中的O2、CO2H2O,都是氧化性气体,都可能会与工件发生化学反应。但570°C以下,主要生成致密的Fe3O4氧化膜,可以阻止内部组织进一步氧化。在570°C以上,主要生成FeO氧化膜,这种氧化膜比较疏松,无法保护内部组织,氧化性气体很容易透过,持续对基体组织侵蚀氧化。

因此,淬火加热时,在保证组织奥氏体化的前提下,温度尽可能低,时间尽可能短。

除了表层的Fe可能被氧化外,钢中的碳有可能与O2、CO2、H2O及H2发生化学反应,生成CO、CH4溢出,使工件表面脱碳。

需要注意的是,上述脱碳化学反应式可逆的,一定条件下,可使工件表面脱碳,在另一定条件下,也可使工件表面增碳,取决于炉气的碳势和钢中碳含量。

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