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軸承熱處理知識:合金元素對熱處理的影響

來源:龍道軸承 發布時間:2019-04-18熱度: ℃
合金元素對熱處理的影響 1、合金元素對鋼加熱轉變的影響 除了镍、钴以外,大多数合金元素特别是强碳化物形成元素,使碳的扩散速度降低,奥氏体的形成过程减缓,因此奥氏体化加...


合金元素對熱處理的影響
1、合金元素對鋼加熱轉變的影響
    除了镍、钴以外,大多数合金元素特别是强碳化物形成元素,使碳的扩散速度降低,奥氏体的形成过程减缓,因此奥氏体化加热温度提高,保温时间延长。
除了錳、硼以外,大多數合金元素阻礙奧氏體晶粒長大,淬火後獲得細小馬氏體組織。
2、合金元素對鋼冷卻轉變的影響
    除了Co以外,大多数合金元素溶入奥氏体中,不同程度地阻碍了铁、碳原子的扩散,减缓了奥氏体的分解能力,使奥氏体稳定性提高,C曲线右移或形成珠光体和贝氏体两个转变区。除C
  O、Al外,大多數合金元素使Ms點、Mf點下移,如圖171所示,使鋼在淬火後殘余奧氏體量增多,如圖172所示。
(6)45鋼和40Cr鋼調質熱處理
調質是淬火加高溫回火的雙重熱處理,其目的是使工件具有良好的綜合機械性能。
    调质钢有碳素调质钢和合金调质钢二大类,不管是碳钢还是合金钢,其含碳量控制比较严格。如果含碳量过高,调质后工件的强度虽高,但韧性不够,如含碳量过低,韧性提高而强度不足。为使调质件得到好的综合性能,一般含碳量控制在0.30~0.50%。
    调质淬火时,要求工件整个截面淬透,使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火,得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。小型工厂不可能每炉搞金相分析,一般只作硬度测试,这就是说,淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度,回火后硬度按图要求来检查。
工件調質處理的操作,必須嚴格按工藝文件執行,我們只是對操作過程中如何實施工藝提些看法。
   1、 45钢的调质
   45钢是中碳结构钢,冷热加工性能都不错,机械性能较好,且价格低、来源广,所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低,截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。
   45钢淬火温度在A3+(30~50) ℃,在实际操作中,一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快,表面氧化减少,且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化,就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大,就需适当延长保温时间。不然,可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长,也会也出现晶粒粗大,氧化脱碳严重的弊病,影响淬火质量。我们认为,如装炉量大于工艺文件的规定,加热保温时间需延长1/5。
   因为45钢淬透性低,故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后,应该淬透,但不是冷透,如果工件在盐水中冷透,就有可能使工件开裂,这是因为当工件冷却到180℃左右时,奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此,当淬火工件快冷到该温度区域,就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握,须凭经验操作,当水中的工件抖动停止,即可出水空冷(如能油冷更好)。另外,工件入水宜动不宜静,应按照工件的几何形状,作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件,导致硬度不均匀,应力不均匀而使工件变形大,甚至开裂。
    45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59,截面大的可能性低些,但不能低于HRC48,不然,就说明工件未得到完全淬火,组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织,这种组织通过回火,仍然保留在基体中,达不到调质的目的。
    45钢淬火后的高温回火,加热温度通常为560~600℃,硬度要求为HRC22~34。因为调质的目的是得到综合机械性能,所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的,就要按图纸要求调整回火温度,以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高,硬度要求就高;而有些齿轮、带键槽的轴类零件,因调质后还要进行铣、插加工,硬度要求就低些。关于回火保温时间,视硬度要求和工件大小而定,我们认为,回火后的硬度取决于回火温度,与回火时间关系不大,但必须回透,一般工件回火保温时间总在一小时以上。
  
  2、40Cr鋼的調質處理
   Cr能增加钢的淬透性,提高钢的强度和回火稳定性,具有优良的机械性能。截面尺寸大或重要的调质工件,应采用Cr钢。但Cr钢有第二类回火脆性。
   40Cr工件调质的淬回火,各种参数工艺卡片都有规定,我们在实际操作中体会是:
  
  1、40Cr工件淬火後應采用油冷,40Cr鋼的淬透性較好,在油中冷卻能淬硬,而且工件的變形、開裂傾向小。但是小型企業在供油緊張的情況下,對形狀不複雜的工件,可以在水中淬火,並未發現開裂,只是操作者要憑經驗嚴格掌握入水、出水的溫度。
  
  2、40Cr工件調質後硬度仍然偏高,第二次回火溫度就要增加20~50℃,不然,硬度降低困難。
  
  3、40Cr工件高溫回火後,形狀複雜的在油中冷卻,簡單的在水中冷卻,目的是避免第二類回火脆性的影響。回火快冷後的工件,必要時再施以消除應力處理。
影響調質工件的質量,操作工的水平是個重要因素,同時,還有設備、材料和調質前加工等多方面的原因,我們認爲:
   1、工件從加熱爐轉移到冷卻槽速度緩慢,工件入水的溫度已降到低于Ar3臨界點,産生部分分解,工件得到不完全淬火組織,達不到硬度要求。外球面軸承实际上是深沟球轴承的一种变型,特点是它的外圈外径表面为球面,可以配入轴承座相应的凹球面内起到调心的作用。外球面軸承主要用来承受以径向负荷为主的径向与轴向联合负荷,一般不宜单独承受轴向负荷。所以小零件冷却液要讲究速度,大工件予冷要掌握时间。
  2、工件装炉量要合理,以1~2层为宜,工件相互重叠造成加热不均匀,导致硬度不匀。外球面軸承实际上是深沟球轴承的一种变型,特点是它的外圈外径表面为球面,可以配入轴承座相应的凹球面内起到调心的作用。外球面軸承主要用来承受以径向负荷为主的径向与轴向联合负荷,一般不宜单独承受轴向负荷。
  3、工件入水排列應保持一定距離,過密使工件近處蒸氣膜破裂受阻,造成工件接近面硬度偏低。
  4、開爐淬火,不能一口氣淬完,應視爐溫下降程度,中途閉爐重新升溫,以便前後工件淬後硬度一致。
  5、要注意冷卻液的溫度,10%鹽水的溫度如高于60℃,不能使用。带座外球面軸承是将滚动轴承与轴承座结合在一起的一种轴承单元。大部分外球面軸承都是将外径做成球面,与带有球状内孔的进口轴承座安装在一起,结构形式多样,通用性和互换性好。冷却液不能有油污、泥浆等杂质,不然,会出现硬度不足或不均匀现象。
  6、未經加工毛坯調質,硬度不會均勻,如要得到好的調質質量,毛坯應粗車,棒料要鍛打。
  7、严把质量关,淬火后硬度偏低1~3个单位,可以调整回火温度来达到硬度要求。但淬火后工件硬度过低,有的甚至只有HRC25~35,必须重新淬火,绝不能只施以中温或低温回火以达到图纸要求完事,不然,失去了调质的意义,并有可能产生严重的后果。     

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