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热处理工序的的意义有多重要?

发布时间:2018/06/17 点击数:792

       热处理工序,特别是最终的热处理工序,是决定零件的组织与性能的。对大锻件而言,组织和性能要求非常高,而且是各式各样的。如轧钢机上的大型支承辊,要求表面淬硬,以保证有高的耐磨性,对心部则要求有较高的强韧性综合指标,以便能抗冲击载荷。为达到此目的,先调质处理,得到强韧性较好的索氏体组织,然后再采用差温热处理,即在表面一定深度上,加热到奥氏体化温度以上,使之转变为奥氏体,再急冷,使表面形成耐磨的马氏体或贝氏体组织;而心部仍保持强韧性较好的索氏体组织。又如大型火电机组的转子,要求有很好的强韧性,特别要求心部也有很低的FATT值。这就要将锻件全部加热到奥氏体化温度以上,要求热透,然后采用急冷、深冷工艺,力争心部也淬透。

       热处理过程不论加热,还是冷却,在工件中都有一个传热过程,工件表面和心部自然会有一个温度差。工件内部各点温度不一样,膨胀量就不一样,而物体要保持连续完整性,则在各质点间产生附加的内应力,是为热应力(或称为温度应力)。同时,由于温度分布不均匀,而且各质点温度变化速率(加热速率或冷却速率)也不一致,因此发生组织转变的时间和转变量多少也不一致,由组织转变产生体积变化童也不一致,这也会产生质点间的附 加内应力,是为组织应力。通常将温度应力和组织应力统称为热处理的内应力。冷却到最后保留下来的内应力称为热处理的残余应力。一般说来,热处理的内应力是有客的,但往往又是不可避免的。锻件越大,冷速越快,则内应力也越大,严重时可导致淬火时开裂,或使零件早期失效。如何做到既能保证严格的性能要求,又能使残余应力尽可能的小,则是制定工艺和控制生产至关重要的问题。


热处理

       为能制定合理的、优化的工艺方案,就需要对热处理过程的规律有淸楚的了解。热处理过程是复杂的。有温度、组织、应力应变的变化,变化是不均匀的,而且相互影响。

       1.温度对组织的影响。温度的具体值和冷却速率决定工件该部位是否发生组织转变?变成什么组织(马氏体,贝氏体等)?转变量的多少。组织不同,热物性参数、力学性能参数不同。

       2.组织对温度的影响。主要是发生组织转变时,会吸收或放出潜热, 而影响温度分布和热传导过程。

       3.温度对应力的影响。是指由于锻件内温度分布不均,各质点膨胀量不同而产生热应力。

       4.应力对温度的影响。是指由应力引起变形而做的功,部分会转化成热能,而影响温度分布和传热过程。一般认为热处理过程产生的变形很小,这部分可略去不计。

       5.组织对应力的影响。如前所述,由于工件内部温度分布不均匀,冷速不一致,导致组织转变不能同步进行,而产生组织应力。此外,实验中还发现,在组织转变过程中施加载荷,尽管载荷应力没有达到屈服点,仍会有一定塑性变形贵,称为相变塑性。

       6.应力对组织的影响。实验表明,当知料进行等温转变时,加载荷比无载荷时,可缩短孕育期和完全转变时间。即在应力作用下,可改变组织转变的初始转变时间和终止转变时间(对等温转变而言)。或改变初始转变温度及终止转变温度和临界冷却速度(对连续转变而言)。


轴锻件


       像热处理这样复杂的物理过程,若想从理论上准确描述,应是温度场、组织场和应力场三者耦合求解。用传统的解析方法求解,几乎是不可能的。过去能做到的只是局部求解温度场或热应力,在相对比较简单的情况下可得解。与实际情况距离较大。

       用实物测试的方法也很困难。温度场可以进行动态测量,要在工件上钻孔,埋热电偶,虽可测教温度变化过程,但只是有限几个点,且工件遭到破坏。而组织状态和应力分布,则只有冷到室温后,测最后的表面上的值,若求内部分布情况潘将工件解剖。在热处理进行过程中是无法进行组织状态和应力应变的测贲的。这样做人力、物力、财力花费很大,所得结果仍有很大的局限性。



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