在生產中, 有時會出現(xian)淬火(huo)后硬度不足情況(kuang), 這(zhe)是熱處理淬火(huo)過程中常見的缺陷。“硬(ying)度不足”有兩(liang)種(zhong)表現(xian)(xian), 一(yi)種(zhong)表現(xian)(xian)為整個工件硬度(du)值低, 另一(yi)種(zhong)表現(xian)(xian)為局部(bu)硬度(du)不(bu)夠或出現(xian)(xian)軟(ruan)點(dian)。當(dang)出現(xian)(xian)硬度(du)不(bu)足的現(xian)(xian)象時, 要用硬度(du)試驗或金相(xiang)分析等方法分析是哪種(zhong)“硬度不足”, 然后(hou)從(cong)原材(cai)料(liao)、加熱工藝(yi)、冷卻介質、冷卻方(fang)(fang)法以及回(hui)火溫度等方(fang)(fang)面找(zhao)原因, 從(cong)而找(zhao)出(chu)解決辦法。

1 原材料(liao)方面(mian)

1.1 原(yuan)材料(liao)選擇不當(dang)或發錯料(liao)
    應(ying)該(gai)用(yong)(yong)中(zhong)碳(tan)鋼(gang)或(huo)高碳(tan)鋼(gang)制造(zao)的零件而(er)錯(cuo)(cuo)用(yong)(yong)低碳(tan)鋼(gang), 應(ying)該(gai)用(yong)(yong)合(he)金工具鋼(gang)制造(zao)的零件而(er)錯(cuo)(cuo)用(yong)(yong)普通(tong)高碳(tan)鋼(gang)都會造(zao)成硬度(du)不(bu)足或(huo)出現軟點。
    例一(yi): 應當采用(yong)(yong)45#鋼制(zhi)造的(de)(de)齒輪, 其淬火(huo)硬(ying)度應為(wei)60HRC左右, 而錯(cuo)誤地選擇為(wei) 25#鋼, 結果是硬(ying)度 380HBS左右; 例2: 應該(gai)用(yong)(yong)9Mn2V制(zhi)造的(de)(de)模(mo)具, 而錯(cuo)用(yong)(yong)成T8鋼, 由于9Mn2V與T8鋼的(de)(de)火(huo)花較(jiao)難分辨, 淬火(huo)時誤按9Mn2V的(de)(de)淬火(huo)工藝淬火(huo), 采用(yong)(yong)油冷, 結果硬(ying)度只有50HRC左右。以上兩(liang)種情況屬于整(zheng)體硬(ying)度不(bu)足(zu),可以用(yong)(yong)硬(ying)度試驗(yan)或金相(xiang)試驗(yan)來判定。
解決辦法(fa):
①設計時應選擇合適的材料；
②加強材料管理(li), 材料進(jin)庫前先(xian)進(jin)行化學分析, 然后(hou)分類(lei)作標記,可以有(you)效避免發錯料； 
③熱(re)處(chu)理操作(zuo)者應當在操作(zuo)前進(jin)行火花分析, 以粗略鑒(jian)別(bie)零件材料是否符合(he)圖紙要(yao)求；  
④當工(gong)件(jian)截(jie)面較(jiao)大或(huo)工(gong)件(jian)截(jie)面厚薄懸殊時,若采用(yong)工(gong)具鋼,由(you)于其(qi)淬(cui)透性不(bu)好, 會(hui)造成大截(jie)面處(chu)內部硬度偏低(di)現(xian)象, 此時應(ying)改用(yong)淬(cui)透性好的(de)合(he)金鋼。

1.2 原(yuan)材料(liao)顯微組織不(bu)均勻造成局部硬度不(bu)足或(huo)出現軟點
    顯微組織出(chu)(chu)現如(ru)下情況之(zhi)一: 碳化物偏析或(huo)聚集(ji)(ji)現象, 如(ru)鐵素體聚集(ji)(ji)、出(chu)(chu)現石墨、嚴重魏氏體組織等都會出(chu)(chu)現硬度不足或(huo)軟點。
    解(jie)決辦法: 在淬火(huo)前進(jin)行反復鍛打或(huo)預備(bei)熱處理 (如正(zheng)火(huo)或(huo)均勻化退火(huo) )使組(zu)織均勻化。

2 加熱工藝方(fang)面

2.1 淬火加熱(re)溫度低(di), 保溫時間(jian)不足
    如(ru)亞(ya)共析鋼(gang)(gang), 當(dang)加熱溫(wen)(wen)度在 Ac3與 Ac1之間(jian)(例如(ru) 25#鋼(gang)(gang)淬(cui)火(huo)加熱溫(wen)(wen)度低于 860e) 時(shi), 因鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)未(wei)完全(quan)溶(rong)入奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti), 淬(cui)火(huo)后不能得(de)到均(jun)勻一致的馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti), 得(de)到的是(shi)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)和馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti), 影響工件(jian)硬(ying)度。從金相分析可見未(wei)溶(rong)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti) (如(ru)圖(tu) 3所(suo)示(shi) )。對(dui)于高碳鋼(gang)(gang), 特別是(shi)高合(he)金鋼(gang)(gang), 如(ru)果(guo)加熱或保溫(wen)(wen)時(shi)間(jian)不足會造成珠光體(ti)(ti)(ti)不能向奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)轉變, 而得(de)不到馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)。在實際(ji)生(sheng)產中(zhong), 上述(shu)情況常(chang)常(chang)是(shi)由于儀表(biao)指示(shi)出現(xian)偏差(cha) (指示(shi)溫(wen)(wen)度偏高 )或爐溫(wen)(wen)不均(jun)勻, 使工件(jian)實際(ji)溫(wen)(wen)度偏低；對(dui)工件(jian)厚度估計錯誤, 引起保溫(wen)(wen)時(shi)間(jian)過(guo)短。

解決辦法(fa): 
①控制好(hao)加熱速度, 避免加熱速度過快(kuai), 造成爐溫不均勻, 同時(shi)會造成過早保(bao)溫計時(shi), 使(shi)保(bao)溫時(shi)間不足；
②經常檢查溫(wen)度(du)指示(shi)儀(yi)表是否完好(hao)準確, 避免出現(xian)指示(shi)儀(yi)表顯示(shi)到達溫(wen)度(du), 而實際溫(wen)度(du)不足的(de)現(xian)象(xiang)；  
③嚴(yan)格按材料手冊確定淬(cui)火加(jia)(jia)熱(re)速度、加(jia)(jia)熱(re)溫度, 防止淬(cui)火溫度偏(pian)低或偏(pian)高；   
④正確估算材料厚度, 特別是異形件(jian)。

2.2 淬火加熱溫度過高(gao), 保溫時間過長
    對(dui)于工具鋼(gang) (例如(ru) T8鋼(gang) ), 當其淬(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)加(jia)熱(re)溫度(du)在780e 時(shi)得到(dao)的(de)是奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和碳(tan)(tan)化物(wu)( Fe3C ), 此時(shi)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)溶(rong)碳(tan)(tan)量稍高(gao)(gao)于 0. 77%, 冷卻(que)后(hou)(hou)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)轉變(bian)(bian)為馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)。如(ru)果加(jia)熱(re)溫度(du)過高(gao)(gao)或保(bao)溫時(shi)間(jian)過長(chang), 會造成碳(tan)(tan)化物(wu) ( Fe3C )中(zhong)的(de)碳(tan)(tan)大(da)(da)量溶(rong)入奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti), 造成奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)溶(rong)碳(tan)(tan)量偏高(gao)(gao), 同時(shi)大(da)(da)大(da)(da)增加(jia)其穩定性(xing), 使奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)向馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti) ( AyM ) 轉變(bian)(bian), 溫度(du)開始下(xia)降, 因而淬(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)后(hou)(hou)工件中(zhong)保(bao)留了(le)大(da)(da)量的(de)殘(can)余奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti) (Ac), 得到(dao)的(de)組織為 M +Ac, 由(you)于殘(can)余奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)具有奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)性(xing)能, 即硬(ying)度(du)低, 因此造成淬(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)后(hou)(hou)硬(ying)度(du)下(xia)降。加(jia)熱(re)溫度(du)及回火(huo)(huo)(huo)(huo)溫度(du)對(dui)殘(can)余奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)含量的(de)影響 。

解決辦法: 
①嚴格控(kong)制(zhi)(zhi)淬火加(jia)(jia)熱溫度(du)及保溫時間, 防止過(guo)多的碳溶入奧氏體 ( A), 控(kong)制(zhi)(zhi)加(jia)(jia)熱溫度(du)更為重要； 
②降低淬火(huo)(huo)冷卻速度, 或采(cai)用(yong)分級淬火(huo)(huo), 使過(guo)冷奧氏體充分向馬氏體轉變；  
③采(cai)用冷處(chu)理, 使殘余奧(ao)氏(shi)體(ti)向馬氏(shi)體(ti)轉變；   
④采用高溫回(hui)火, 減少殘(can)余奧(ao)氏體, 硬度反(fan)而會增加。

2.3 淬火加(jia)熱(re)時, 工(gong)件表面(mian)脫碳
    45#鋼淬火后, 通過(guo)金(jin)相分(fen)析, 其表(biao)面為(wei)鐵素體和低碳馬(ma)氏體, 而磨除表(biao)面脫(tuo)碳層后, 硬度(du)符合(he)要求, 這種情況經常出現在(zai)箱式爐中未加保(bao)護或保(bao)護不良, 或在(zai)脫(tuo)氧不良的鹽浴中加熱, 造成(cheng)氧與工(gong)件中的碳原(yuan)子反應生成(cheng) CO, 使工(gong)件表(biao)面含碳量下降(jiang), 至使其表(biao)面硬度(du)不足。

解決(jue)辦法:
①采用有保護氣(qi)氛的(de)無氧(yang)化加熱爐,如用酒(jiu)精(jing)、甲醇(chun)裂解的(de)保護氣(qi)氛等方(fang)法; 
②采(cai)用真空加熱淬火;  
③對于一般箱(xiang)式爐可應(ying)用生鐵屑或木炭裝箱(xiang)密(mi)封(feng); 
④工件表面涂(tu)防氧化涂(tu)料; 
⑤爐內放(fang)木(mu)炭(tan); 
⑥工件涂硼酸、酒(jiu)精溶液后(hou)再(zai)加熱。

3 冷卻工(gong)藝問題(ti)

3.1 淬火介質選(xuan)擇不當
    該用水(shui)淬或鹽浴的(de)工件而(er)采(cai)用油(you)(you)冷, 則因冷卻(que)(que)能力不(bu)夠, 冷卻(que)(que)速度(du)過(guo)慢, 在冷卻(que)(que)過(guo)程中奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)發生(sheng)向珠光體(ti)類(lei)型組織轉(zhuan)變 ( AyP ) , 而(er)得(de)不(bu)到馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)( M ) ( 特別(bie)是在工件芯部 ) , 致使(shi)工件的(de)硬(ying)度(du)偏(pian)低, 如(ru)T10制作(zuo)的(de)手(shou)錘在油(you)(you)中淬火, 硬(ying)度(du)只有 45HRC 左(zuo)右,通過(guo)金相分析, 可(ke)見得(de)到的(de)是托(tuo)氏(shi)(shi)體(ti)組織而(er)不(bu)是馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)。
解決辦(ban)法: 必(bi)須根據(ju)工件材料(liao)、形狀大小來(lai)選擇恰當的冷卻介質(zhi)。

3.2 淬火介(jie)質溫度(du)的影響
    在(zai)水淬(cui)(cui)(cui)時, 大批零件連續淬(cui)(cui)(cui)火(huo), 如果沒(mei)有循環冷(leng)卻系統, 則造成水溫上(shang)升, 冷(leng)卻能力下降。會出現淬(cui)(cui)(cui)不(bu)硬(ying)的現象。在(zai)油冷(leng)時, 開(kai)始淬(cui)(cui)(cui)火(huo)時由于(yu)油的溫度低、流動性差, 因而冷(leng)卻能力不(bu)強, 造成淬(cui)(cui)(cui)不(bu)硬(ying)。

解(jie)決辦法: 
水(shui)淬時(shi)應采(cai)用循環冷卻系統, 保持水(shui)溫在 20e 左(zuo)右為(wei)宜；
油冷(leng)時(shi), 特別是開始時(shi)應對其適當加熱, 使其溫(wen)度達到 80e 以上為宜, 這就是淬火時(shi)常說的“冷(leng)水熱(re)油(you)”的道(dao)理(li)。

3.3 淬火時介質過于陳舊
    當含有較多雜質的堿 (鹽 )浴或水分(fen)過(guo)少時, 易產生淬火軟點。

解決(jue)辦(ban)法: 應及時更換淬火介(jie)質及控制堿(jian) (鹽(yan) )浴中(zhong)的水分。

3.4 冷卻(que)時間(jian)控制不當
    當(dang)用碳鋼制(zhi)造開(kai)關復雜或截(jie)面較大零(ling)(ling)件時(shi), 為防止其變(bian)形開(kai)裂, 采用水(shui)淬))) 油(you)冷(leng)。零(ling)(ling)件在水(shui)中(zhong)停留(liu)時(shi)間(jian)過短或從水(shui)中(zhong)取出后在空氣中(zhong)停留(liu)時(shi)間(jian)過長再轉(zhuan)入油(you)中(zhong), 由(you)于(yu)零(ling)(ling)件自身溫度較高, 特(te)別是芯部冷(leng)卻速度慢, 而不能得到均勻完全(quan)的馬氏體。

解決(jue)方法: 恰當控制(zhi)水冷時(shi)間, 若用鉗(qian)子夾持工(gong)(gong)件時(shi), 當手(shou)感覺不(bu)到振動(dong)時(shi), 立即轉入油中; 對(dui)于型腔較大模具(ju)應(ying)將廢料先排除, 減小工(gong)(gong)件厚度(du)(du), 然(ran)后再(zai)淬火(huo)。分級淬火(huo)時(shi), 在鹽浴中停(ting)留時(shi)間過長發(fa)生貝氏體轉變(bian)造(zao)成硬度(du)(du)不(bu)足(zu)。

    總之, 淬火不(bu)足現象經(jing)常(chang)發(fa)生, 操作者應根據不(bu)同情況, 具體分(fen)析, 找出(chu)原因加以可(ke)以克(ke)服的。

文章源自公眾號、工業(ye)爐節能技術