關于鍛件的余熱淬火

       鍛造鍛件時選擇合適的淬火介質,可根據鍛件的材料、力學性能要求和形狀尺寸選擇合適的淬火介質和合理的淬火操作方法,要具有合適冷卻特性。在保證淬火效果前提下,選擇冷卻能力較慢的淬火介質,以防止因淬火介質冷卻能力過快所造成的淬火變形和淬火開裂。淬火冷卻時,應控制適當的冷卻速度及冷卻時間。

       由于鍛造余熱淬火溫度比普通淬火溫度高,高溫形變后立即淬火,因此鍛造余熱淬火件的淬透性好,故碳鋼和合金鋼鍛造余熱淬火一般選用N22~N32機油作為淬火介質。淬火件的出油溫度一般在100℃~110℃。

       影響鍛件余熱淬火后力學性能的因素很多,其中包括加熱溫度、鍛造形變溫度(始鍛)、終鍛溫度、形變量、形變速度、終鍛后至淬火前的停留時間、淬火介質和回火溫度等。

       今天主要來了解一下坯料加熱溫度、鍛造形變溫度和形變量對鍛件余熱淬火后力學性能的影響。

鍛件

       坯料加熱溫度即奧氏體化溫度的影響。隨著加熱溫度升高,奧氏體化過程將不斷進行。對亞共析鋼,先是珠光體轉變為奧氏體,繼而鐵素體不斷溶人奧氏體,最后通過擴散使奧氏體成分逐漸趨于均勻。奧氏體形成后,隨著溫度進一步提高,奧氏體晶粒長大,粗大奧氏體晶??梢酝ㄟ^形變和形變后所發生的再結晶而得到細化,但是鍛件余熱淬火后的晶粒仍比杵通調質熱處理粗大。

       經研究和實踐測試,隨著奧氏體加熱溫度改變,鍛件的強度和硬度變化不大,但是鍛件的塑性和韌性則隨著奧氏體加熱溫度下降而不斷提高。

       一般結構鋼,在1200℃左右改變奧氏體加熱溫度不致影響鍛件余熱淬火后的強度。奧氏體加熱溫度降低,細化了回火時析出的碳化物,提高鍛件的塑性和韌性,所以鍛造加熱溫度在1200℃左右較適宜。

       鍛造形變溫度,坯料奧氏體化(加熱)冷卻后再鍛造,即降低形變鍛造溫度(始鍛溫度和終鍛溫度),由于強化效果易保留,使鍛件余熱淬火后的強度升髙,且淬火前的形變可以使高溫回火后的碳化物呈顆粒狀彌散析出而提高斷裂韌性,所以當鍛件需要提高塑性和韌性時,應采用低溫奧氏體化和低溫形變。

       形變量對鍛件余熱淬火后力學性能影響比較復雜,不是單調的。這是因為在髙溫形變強化同時,還伴隨著能消除形變強化作用的再結晶弱化過程;而再結晶過程又與形變強化程度、形變溫度、形變速度以及鋼成分等有關,因此形變量對力學性能影響和這些因有關。

鍛件

       當含有較多合金元素鋼在較低溫度下以較快形變速度形變時,由于再結晶弱化過程不易進行,在高溫鍛造形變時以形變強化過程為主.因此鍛件余熱淬火后的各種力學性能將隨著變形量的增加而提高。

       當含有較少合金元素的鋼在較高溫度下以較慢的形變速度形變時,形變終了后不是立即淬火而是冷卻一段時間后再淬火,則由于再結晶弱化過程發展,使大變形量時的形變強化效果減弱,故使鍛件余熱淬火后的力學性能不是隨著形變量的增加而升高,而是形變量不大時有所上升。隨著形變最的增加,性能基本保持不變,其至反而有所下降,如果終鍛溫度較高,終鍛后又經過相當一段時間后才淬火,則形變強化效果由于再結晶充分進行,可能已消耗殆盡。

       所以,形變強化效果主要是由形變量決定,隨著形變量的增加強化效果更為明顯,但同時去強化作用的回復和再結晶也隨著而加劇,兩種作用疊加的結果使鍛件淬火必然存在一個最佳形變量。根據試驗,鍛件余熱淬火形變量一般控制在15%~35%比較合適。