熱表面處理之加熱工藝環節常產生的故障
表面處理網訊熱處理過程中加熱是方式之一,在這個過程中因為加熱不當可能造成以下缺陷:
①由于介質影響使坯料外層組織化學狀態變化而引起的缺陷,如氧化脫碳增碳和滲硫滲銅等
②由內部組織結構的異常變化引起的缺陷,如過熱過燒和未熱透等
③由于溫度在坯料內部分布不均,引起內應力如溫度應力組織應力過大而產生的坯料開裂等下面介紹其中幾種常見的缺陷,其余的可見有關的實例
1.脫碳
脫碳是指金屬在高溫下表層的碳被氧化,使得表層的含碳量較內部有明顯降低的現象
脫碳層的深度與鋼的成分爐氣的成分溫度和在此溫度下的保溫時間有關采用氧化性氣氛加熱易發生脫碳,高碳鋼易脫碳,含硅量多的鋼也易脫碳
脫碳使零件的強度和疲勞性能下降,磨損抗力減弱,見實例14刀關于脫碳的詳細介紹見第三章第一節
2.增碳
經油爐加熱的鍛件,常常在表面或部分表面發生增碳現象有時增碳層厚度達1.5~1.6mm,增碳層的含碳量達1%質量分數左右,局部點含碳量甚至超過2%質量分數,出現萊氏體組織
這主要是在油爐加熱的情況下,當坯料的位置靠近油爐噴嘴或者就在兩個噴嘴交叉噴射燃油的區域內時,由于油和空氣混合得不太好,因而燃燒不完全,結果在坯料的表面形成還原性的滲碳氣氛,從而產生表面增碳的效果,見實例1213
增碳使鍛件的機械加工性能變壞,切削時易打刀
3.過熱
過熱是指金屬坯料的加熱溫度過高,或在規定的鍛造與熱處理溫度范圍內停留時間太長,或由于熱效應使溫升過高而引起的晶粒粗大現象
碳鋼亞共析或過共析鋼過熱之后往往出現魏氏組織馬氏體鋼過熱之后,往往出現晶內織構,工模具鋼往往以一次碳化物角狀化為特征判定過熱組織鈦合金過熱后,出現明顯的β相晶界和平直細長的魏氏組織合金鋼過熱后的斷口會出現石狀斷口或條狀斷口過熱組織,由于晶粒粗大,將引起力學性能降低,尤其是沖擊韌度
一般過熱的結構鋼經過正常熱處理正火淬火之后,組織可以改善,性能也隨之恢復,這種過熱常被稱之為不穩定過熱;而合金結構鋼的嚴重過熱經一般的正火包括高溫正火退火或淬火處理后,過熱組織不能完全消除,這種過熱常被稱之為穩定過熱
關于過熱的詳細介紹見第三章第三節和實例8910151655889092
4.過燒
過燒是指金屬坯料的加熱溫度過高或在高溫加熱區停留時間過長,爐中的氧及其它氧化性氣體滲透到金屬晶粒間的空隙,并與鐵硫碳等氧化,形成了易熔的氧化物的共晶體,破壞了晶粒間的聯系,使材料的塑性急劇降低過燒嚴重的金屬,撤粗時輕輕一擊就裂,拔長時將在過燒處出現橫向裂紋
過燒與過熱沒有嚴格的溫度界線一般以晶粒出現氧化及熔化為特征來判斷過燒對碳鋼來說,過燒時晶界熔化嚴重氧化工模具鋼高速鋼Cr12型鋼等過燒時,晶界因熔化而出現魚骨狀萊氏體鋁合金過燒時出現晶界熔化三角區和復熔球等鍛件過燒后,往往無法挽救,只好報廢,見實例1718506566
5.加熱裂紋
在加熱截面尺寸大的大鋼錠和導熱性差的高合金鋼和高溫合金坯料時,如果低溫階段加熱速度過快,則坯料因內外溫差較大而產生很大的熱應力加之此時坯料由于溫度低而塑性較差,若熱應力的數值超過坯料的強度極限,就會產生由中心向四周呈輻射狀的加熱裂紋,使整個斷面裂開,見實例49
6.銅脆
銅脆在鍛件表面上呈龜裂狀高倍觀察時,有淡黃色的銅或銅的固溶體沿晶界分布
坯料加熱時,如爐內殘存氧化銅屑,在高溫下氧化鋼還原為自由銅,熔融的鋼原子沿奧氏體晶界擴展,削弱了晶粒間的聯系另外,鋼中含銅量較高[>2%質量分數]時,如在氧化性氣氛中加熱,在氧化鐵皮下形成富銅層,也引起鋼脆
