1. 入爐溫度及升溫前的停留時(shí)間
工件經(jīng)過淬火后,內(nèi)部尚有未充分轉(zhuǎn)變的過冷奧氏體,在進(jìn)入回火爐溫度下停留時(shí),表面溫度升高,心部硬度則繼續(xù)降低,使心部尚未轉(zhuǎn)變的奧氏體繼續(xù)分解。所以,在回入爐的低溫下長時(shí)間停留,實(shí)際上是心部繼續(xù)冷卻的過程;鼗鹑霠t溫度應(yīng)根據(jù)鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖來確定,一般Ms點(diǎn)附近,停留時(shí)間應(yīng)保證過冷奧氏體得到充分轉(zhuǎn)變。
碳鋼和低合金鋼鍛件在淬火冷卻中,過冷奧氏體轉(zhuǎn)變已經(jīng)基本完成,回火入爐后的只是為了減少鍛件中的內(nèi)外溫差,以降低鍛件中的內(nèi)應(yīng)力。
2. 升溫、均溫和回火保溫
回火加熱時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力與淬火后的殘留應(yīng)力疊加,可促使工件中的缺陷擴(kuò)大所以回火加熱速度要比淬火加熱速度低一些,一般控制在30-100°C/h。
高溫回火時(shí),爐測溫表到溫后即為均溫開始,當(dāng)鍛件表面火色均勻且與爐膛顏色一致時(shí)即為均溫終了。低溫回火時(shí)無法判斷火色,應(yīng)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),選擇足夠長的回火時(shí)間。均溫結(jié)束即為保溫開始。實(shí)際上,保溫時(shí)心部繼續(xù)升溫到回火溫度,并完成回火轉(zhuǎn)變過程。淬火后的回火保溫時(shí)間可選為≈2h/100mm, 而正火后的回火為≈1.5h/100mm.
3. 回火后的冷卻與殘留應(yīng)力
大鍛件高溫回火后快冷,會引起大的殘留應(yīng)力,其數(shù)值主要取決于該鋼的彈-塑性轉(zhuǎn)變溫度(碳鋼和低合金鋼為400-450°C, 合金鋼為450-550°C) 以上階段的冷卻速度。為了減小鍛件中的殘留應(yīng)力,應(yīng)盡量降低鍛件在高溫階段的冷卻速度。為了縮短回火冷卻時(shí)間以提高生產(chǎn)率,鍛件在彈-塑性轉(zhuǎn)變溫度以下區(qū)域可以采取較快的冷卻速度。
調(diào)質(zhì)大鍛件中的殘留應(yīng)力是熱殘留應(yīng)力,沿截面的分布規(guī)律是:表面受壓,心部受拉,由中心到表面近似為一條不對稱的余弦曲線,中心處的輸向應(yīng)力約比切向應(yīng)力大一倍。必要時(shí)可根據(jù)鍛件用鋼的物理參數(shù)與回火工藝過程對應(yīng)力分布曲線進(jìn)行定量計(jì)算。當(dāng)只須控制鍛件表面殘留應(yīng)力時(shí),可以用以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。
通常對重要鍛件規(guī)定為,經(jīng)高溫回火后工件表面的殘留應(yīng)力值不得高于其屈服強(qiáng)度的10% 或40MPa, 即可由上式算出在高溫回火時(shí)應(yīng)當(dāng)采取的冷卻速度。
4. 回火脆性(第二類回火脆性)
用對回火脆性敏感的鋼材制造大鍛件時(shí),為獲得較高的沖擊韌度,要求回火后快冷。但這將引起大的殘留應(yīng)力。在不引起回火脆性的溫度下(450℃) 再進(jìn)行補(bǔ)充回火,可使殘留應(yīng)力降低50%左右。為了保證沖擊韌度符合要求而殘留應(yīng)力又小,大鍛件應(yīng)采用對回火脆性不敏感的碳鋼或添加:(Mo)為0.25%~0.5%或w (W) 為0.5%-1%的合金鋼來制造,并盡量降低鋼中砷和鍋等雜質(zhì)的含量。
采用合金化的方法來消除大鍛件用鋼的第二類回火脆性,是有局限性的,關(guān)鍵在于提高鋼液的純凈度,盡量減少有害雜質(zhì)磷、砷、硒、銻的含量及其在晶界上的偏析程度。
大型鍛件回火熱處理工藝數(shù)據(jù):
一般常用大鍛件用鋼,按其導(dǎo)熱性能,碳化物溶解的難易程度以及對終冷溫度的要求,可劃分為以下四組:
第一組 碳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))小于0.45%的碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼;
第二組 碳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))大于0. 45%的碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼;
第三組 中、高合金結(jié)構(gòu)鋼;
第四組 工模具鋼。
一般大型鍛件的第二熱處理工藝按工件截面大小具體選定工藝參數(shù)。對截面更大、合金元素很高的重要鍛件應(yīng)參考相關(guān)專業(yè)資料。