熱處理變形控制及校正方法在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、在熱處理過程中，工件變形是一種不可避免的現(xiàn)象。變形量保持在一定 的要求范圍內(nèi)不影響工件的使用，但變形過大、以至于超出公差要求范圍則 工件報廢，不能使用，造成浪費。本文通過對多年實際操作經(jīng)驗的總結(jié)， 從理論上闡述了工件熱處理產(chǎn)生 變形的原因，并聯(lián)系生產(chǎn)實際，介紹了在熱處理各個環(huán)節(jié)中產(chǎn)生變形的因素 并極具針對性的介紹了控制各種產(chǎn)生變形的因素，諸如：分級淬火、等溫淬 火、預(yù)冷淬火等熱處理控制變形方法及其他確實有效的變形控制方法。并以 實際生產(chǎn)中的產(chǎn)品為例，對比證明了相關(guān)控制并減小熱處理變形的方法。以 及實際生產(chǎn)過程中，在產(chǎn)生較大變形的情況下，針對不同的產(chǎn)品特性所采取 的校型方法。1、熱處理變形產(chǎn)生的

2、原理及危害工件淬火中引起的變形（宏觀或微觀）是操作中一種常見庛病，碳素 鋼薄板類工件在淬火前采用綜合工藝可以在不同程度控制變形，對于模具 鋼、高速鋼、量具鋼可以結(jié)合分級淬火、等溫淬火、預(yù)冷淬火減小變形量。熱處理的各個環(huán)節(jié)，都存在導(dǎo)致產(chǎn)生變形的因素。物體的“熱脹冷縮” 是眾所周知的一種現(xiàn)象，鋼材同樣也是如此，淬火時當(dāng)高溫工件放入淬火 冷卻劑時，遇冷工件必然會產(chǎn)生收縮。工件截面上各部分的冷卻是有先后 的，因此各部分發(fā)生收縮也就有了先后，工件表面先冷卻、先發(fā)生收縮， 工件中心后冷卻，還沒有發(fā)生收縮。這樣表面的收縮就必然要受到中心部 分的牽制。這種由于工件表里熱脹冷縮的不一致（即有溫差）而造成的內(nèi) 應(yīng)

3、力稱熱應(yīng)力。鋼在淬火冷卻過程中還要發(fā)生奧氏體向馬氏體組織的轉(zhuǎn)變 過程，由于奧氏體的比容較馬氏體小得多，所以在奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的 同時，也就伴隨著發(fā)生體積的膨脹。由于工件截面上各部分的冷卻速度不 一致，因此發(fā)生組織的轉(zhuǎn)變和體積的膨脹 也就不一致。 工件表面先冷到 Ms 點，先發(fā)生轉(zhuǎn)變和膨脹，而此時中心部分卻尚未（或正在）開始發(fā)生轉(zhuǎn)變 和膨脹，這樣表面的體積必然要受到中心部分的約束。這種由于工件表里 組織轉(zhuǎn)變的不一致而造成的內(nèi)應(yīng)力稱組織應(yīng)力。對每一個淬火工件來講， 既有熱應(yīng)力，又有組織應(yīng)力，問題在于這兩種應(yīng)力綜合的結(jié)果如何。當(dāng)這 兩種應(yīng)力的綜合結(jié)果超過了鋼材的屈服強度（S s）時，則引起變形，當(dāng)

4、這 兩種內(nèi)應(yīng)力綜合的結(jié)果超過了鋼材的強度極限（S b）時，則將引起鋼材發(fā) 生開裂的危險。2、變形的控制方法熱處理過程中控制變形的方法加熱控制法冷卻控制法對于厚薄不對稱、孔洞不對稱，存在直角、尖角、盲孔等，加熱前可 以局部綁扎或填堵孔洞，冷卻時可采用局部預(yù)冷或分先后次序冷卻的方法， 還可以通過控制冷卻溫度，調(diào)節(jié)殘余奧氏體量達(dá)到微變形的效果。淬火操作控制方法熱處理前控制變形的方法工件從毛坯制造開始，經(jīng)多道工序后，存在復(fù)雜的加工應(yīng)力，如果將 較大的加工殘余應(yīng)力帶入熱處理的加熱過程，零件熱處理后產(chǎn)生的變形量, 很可能會超過預(yù)留給熱處理工序的加工余量。裝爐方式控制法細(xì)長軸、條狀、薄板類零件，宜垂直吊掛在

5、加熱爐中加熱（去應(yīng)力、 加熱過程、淬火過程、回火過程）不宜在箱式爐中平放或斜放，齒輪經(jīng)滲 碳或碳氮共滲后的淬火，必須使用專用淬火壓床或?qū)Ｓ脢A具，以防止產(chǎn)生 翹曲變形。3、生產(chǎn)中應(yīng)用控制變形方法的實例45#鋼墊板380*260*5 （mr）淬火變形的控制產(chǎn)品圖紙見圖3-1 ,采用多種熱處理方式進(jìn)行對比試驗，具體工藝參數(shù)見表3-1 O圖 3-1 45# 鋼墊板 380*260*5（ m）表3-1 45#鋼墊板380*260*5（ m）熱處理工藝參數(shù)對比去應(yīng)力設(shè)備溫度時間預(yù)執(zhí)八、（一次）加熱設(shè) 備/溫度保溫時間淬火介質(zhì)停留時間淬火后硬度HRC變形，量回火溫度時間工藝標(biāo)準(zhǔn)無無45千瓦箱式電 阻爐920

6、C10分鐘油33 37<無工藝標(biāo)準(zhǔn)無無45千瓦箱式10分鐘鹽水（靜止）58 61>3mm340 C60分鐘電阻爐790C自設(shè)標(biāo)準(zhǔn)井式低溫回火爐160C 硝米用垂直吊垂直吊中溫鹽650C、30 分20分浴爐3分鐘3分鐘48 50840C取出后空60分鐘緩冷300C以下、空冷注：回火后用80100C的510淋酸鈉水溶液洗滌工件，時間為 30 分鐘，然后在防銹槽浸入5分鐘后取出。工藝標(biāo)準(zhǔn)采用油淬，變形量能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但硬度不合格。工藝標(biāo)準(zhǔn)采用亞溫鹽水淬，硬度能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但成扭曲變形，回火 熱校直所用時間30分鐘，變形量為，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)、耗時、效率低。采用自設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：變形量均小于，硬度均勻，正好

7、在 HRC450之間， 共18塊墊板，交驗100%合格，這種方法節(jié)約時間，提高效率，降低勞動強 度，切實可行。65Mn樣板體淬火變形的控制圖3-2 65Mn樣板體產(chǎn)品圖紙見圖3-2，采用多種熱處理方式進(jìn)行對比試驗，具體工藝參數(shù)見表3-2。表3-2 65Mn熱處理工藝參數(shù)對比去應(yīng)力設(shè) 備 溫度、時間預(yù)熱 （一次）加熱設(shè) 備溫度保溫時 間淬火介質(zhì) 停留時間淬火后硬度HRC變形量回火溫度 時間工藝標(biāo)準(zhǔn)無無45千瓦箱式10分鐘油58 62>無電阻爐840 r自設(shè)標(biāo) 準(zhǔn)井式低溫 回火爐垂 直吊掛650 C、30 分鐘緩冷300 r 以下、空冷600 r20分鐘中溫鹽 浴爐800 r5分鐘160 r

8、硝鹽分級淬火 3分鐘取出空冷50 55<垂直吊掛200 r60分鐘采用表3-2工藝標(biāo)準(zhǔn)（一）淬火后工件變形，由于 65Mn材質(zhì)淬火后校型困難，變形問題比較棘手。采用自設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：因65Mn淬透性比碳鋼高，脫碳傾向小，然而過熱敏感性較大，錳又使 Ac1、Ac3降低，所以加熱溫度， 保溫時間要注意，故中溫鹽溫度改為800C，保溫5分鐘，其余數(shù)據(jù)同表3-2。共20塊供外樣板體硬度、變形量均100%達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。T10樣板淬火變形的控制圖3-3樣板體產(chǎn)品圖紙見圖3-3，采用多種熱處理方式進(jìn)行對比試驗， 具體工藝參數(shù) 見表3-3。表3-3 T10樣板熱處理參數(shù)對比去應(yīng)力設(shè)備、溫度、時間預(yù)熱加熱設(shè)備溫度保溫

9、時間淬火介質(zhì)停留時間淬火后硬 度HRC變形量260 r回火60分鐘45千瓦160r改進(jìn)前無無箱式電阻15分鐘硝鹽64 6663 65爐 840 r3分鐘井式回火600 r45千瓦180r實驗爐垂直吊30分箱式電阻12分鐘硝鹽62 6562 64掛 650 r鐘爐 820 r3分鐘30分鐘緩冷井式低溫回火爐采用垂直吊45千瓦箱式電阻實驗30分鐘緩冷30分爐內(nèi)先加10分鐘硝鹽2分鐘60 62<=57 60平墊板采用實驗（二）數(shù)據(jù)，生產(chǎn)共30種150塊供外件（厚度相同）不同形狀、不同尺寸的 工件，一次交驗145塊合格，合格率97%對于碳素鋼45#尺寸較大的薄板、65Mn T10A形狀復(fù)雜的樣板

10、體，其厚度10毫米 以下，采用合理的分級淬火方法，均能達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)。4、生產(chǎn)中應(yīng)用校正變形方法的實例淬火狀態(tài)校直法尺寸：© 50*600（mm）,材質(zhì)：W18Cr4V 技術(shù)要求：（6365） HRC 變 形量W mm根據(jù)工件冷卻到Ms點左右尚存在大量奧氏體、塑性好，易于變形的特 點進(jìn)行校直，W18Cr4Vr的Ms點為220C，生產(chǎn)中采用300C左右（工件從 油中取出后冒白煙，但不著火為宜）必須手法熟練、動作迅速，根據(jù)零件 大小適當(dāng)掌握加壓停留時間，并注意適當(dāng)壓反過去（）mm以抵消回火后 變形的恢復(fù)，校直過程要在100C以上區(qū)域完成，校好后要吊掛，并及時回 火。木工機專用創(chuàng)刃尺寸：60

11、0*40*5 （mm,材料：65Mn技術(shù)要求：（5060） HRC變形 量 mm65Mn的Ms點為270C，生產(chǎn)中采用油中冷卻至200C以上取出（冒煙） 鐵錘點擊校正，要注意控制終校溫度和手法的輕重，一般不低于60C，否則易造成斷裂，校直后320C加壓回火，利用回火過程中的塑性與應(yīng)力松馳 進(jìn)行校直，效果好。熱點校直法45#鋼A型扣箱錐、T10A長剪刃、18CrMnTi花鍵軸，利用氧、乙炔火 焰等熱源小面積加熱零件彎曲處，同時加以一定壓力或通過熱脹冷縮作用 將工件校直，其溫度不得超過900C根據(jù)材質(zhì)水冷或油冷，校直后必須低溫 回火一次，合金鋼熱點前最好預(yù)熱以防開裂?；鼗鹩酂嵝Ｖ狈ú捎?00C以上

12、溫度回火工件，利用回火出爐熱塑性加壓校直，校直后 工件繼續(xù)空冷。如圖4-1的上模鑲塊，材質(zhì)45#鋼，熱處理后硬度要求（3842） HRC圖4-1上模鑲塊表4-1上模鑲塊熱處理工藝參數(shù)對比淬火溫度保溫時間淬火介質(zhì)校正方 法回火溫度、時間工藝 標(biāo)準(zhǔn)(820 830) C6© 13堵孔4050分鐘（沒燒透）鹽水熱點校直(360 400) r 90120分鐘自設(shè) 標(biāo)準(zhǔn)840 r60分鐘預(yù)冷在6© 13孔周 圍米用溫水降溫以達(dá) 到整體冷速均勻防止 開裂的目的回火后 帶溫油 壓機380 r120分鐘采用自設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：校直前變形量 ，硬度（5456） HRC校直后，變形量W mm硬度（3941） HRC校直方法還有很多，應(yīng)結(jié)合具體工件，采用合理方法，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。 結(jié)論： 本文通過對在熱處理工藝流程中各種對熱處理產(chǎn)品產(chǎn)生變形的因素的 分析，針對各因素特點，通過特定熱處理手段及熱處理前后的準(zhǔn)備工作， 控制熱處理產(chǎn)品的變形量。控制方法如下：1、熱處理控制方法：包括控制加熱方式、控制冷卻方法、控制熱處理 淬