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淬火锻件有哪些特点?

发布时间:2021-02-28 点击数:159

       锻件是指通过对金属坯料进行锻造变形而得到的工件或毛坯。利用对金属坯料施加压力,使其产生塑形变形,可改变其机械性能。锻件按坯料在加工时的温度,可分为冷锻温锻和热锻。冷锻一般是在室温下加工,热锻是在高于金属坯料的再结晶温度下加工。


       锻件在淬火状态下有以下三个主要特征。组织特征:根据锻件尺寸、加热温度、时间、转变特征及利用的冷却方式,锻件淬火后的组织主要由马氏体或马氏体+残余奧氏体组成,此外,还可能存在一些未溶碳化物。马氏体和残余奥氏体在室温下都处于亚稳定状态,它们都有向铁衆体加渗碳体的稳定状态转化的趋势。


       硬度特征:由碳原子引起的点阵畸变通过硬度表示出来,它随过饱和度(即含碳量)的增加而增加。淬火组织硬度、强度高,塑性、韧性低。


锻件


       应力特征:包括微观应力和宏现应力,前者与碳原子引起的点阵畸变有关,尤其是与髙碳马氏体达到最大值有关,说明淬火时马氏体处于紧张受力状态之中;后者是由于淬火时横截面上形成的温差而产生的,工件表面或心部所处的应力状态是不同的,有拉应力或压应力,在工件内部保持平衡。如不及时消除淬火锻件的内应力,会引起零件的进一步变形乃至开裂。


       综上所述,淬火工件虽有髙硬度与髙强度,但跪性大,组织不稳定,且存在较大的淬火内应力,因此必须经过回火处理才能使用。一般来说,回火工艺是锻件淬火后必不可少的后续工艺,它也是热处理过程的最后一道工序,它賦予工件最后所需要的性能。


       回火是将淬火钢加热到一定值以下的某一温度,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺。它的主要目的为:合理地调整钢的硬度和强度,提高钢的韧性,使工件满足使用要求;稳定组织,使工件在长期使用过程中不发生组织转变,从而稳定工件的形状与尺寸;降低或消除锻件的淬火内应力,以减少工件的变形,并防止开裂。


       在工件调质、退火、正火状态下,硬度低于45HRC,切削加工对工件的质量包括表面光洁度、残余应力、加工余量、表面脱碳贫碳层得去除等,影响均不明显,不至于造成工件潜在性能的变化。


       对工件淬硬的钢或工件加工,又称为硬态加工,工件硬度高达50~65HRC,材料主要包括普通淬火钢、淬火态模具钢、轴承钢、轧锟钢及高速钢等,切削加工的影响就较明显,切削加工过程中切削热的产生和传导、高速摩擦和磨损等因素都会对已加工表面造成一定程度的破坏。硬态切削已加工表面的完整性内容主要包括表层组织形态以及硬度、表面粗糙度、尺寸精度、残余应力的分布和白层的产生。


       已加工表面硬度随切削速度的提高而增加,随进给量得切削量得增大而降低。而且已加工表面硬度越高,硬化层深度越大。结果显示,硬态切削后工件表面均匀残余压应力,而磨削后工件的最大压应力主要集中在锻件表面。

锻件

       刀具钝角半径越大,残余压应力值越大;工件硬度越高,残余压应力值越大。工件硬度对工件表面完整性的影响极大,工件硬度值越大,越有利于残余压应力的形成。


       影响硬态切削已加工表面质量的另一个重要因素是白层的形成。白层是伴随着硬态切削过程所形成的一种组织形态,它具有独特的磨损特性:一方面硬度高,耐蚀性好;另一方面又表现出较高脆性,易引起早起剥落失效,甚至形成工件加工之后放置一个阶段后开裂。在高刚性数控车床上采用陶瓷和PCBN刀具切削淬硬AISIE52100轴承钢时发现:锻件表层和亚表层的组织状态发生变化,其微观组织由白色的未回火层和黑色的过回火层组成。


       目前将白层视为马氏体组织的观点得到一致认可,主要争议在于白层的精细结构。一种观点认为白层是相变的结果,是由材料在切削过程中被快速加热和骤然冷却而形成的晶粒细小的细晶马氏体组成。另一种观点认为白层的形成仅术语变形机制,只是由塑性变形而得到的非常规型马氏体。