反復(fù)淬火時淬火介質(zhì)對淬裂的影響
發(fā)布時間:2014-12-04
發(fā)布者: 張力 專家
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1、    概述
 
根據(jù)目前緊固件熱處理的發(fā)展狀況,淬火介質(zhì)主要采用快速淬火油和PAG水溶性淬火劑,它們在使用過程中與高溫緊固件直接接觸,不可避免會發(fā)生理化性能的變化,因此,在使用過程中冷卻性能均會發(fā)生一定程度的變化,需要進行有效監(jiān)控。這就是,一要提高淬火介質(zhì)的穩(wěn)定性,保證淬火緊固件的性能和變形在可控的范圍內(nèi);二要提供有效的冷卻性能監(jiān)控方式,同時根據(jù)工況條件“量體定做” 淬火介質(zhì)優(yōu)化方法,以保證淬火介質(zhì)長期穩(wěn)定的使用。

2、    問題的提出
 
淬火開裂是最主要最嚴重的熱處理缺陷,生產(chǎn)中尤以應(yīng)用面廣、量大的低中碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼的淬火開裂為普遍。目前許多緊固件熱處理生產(chǎn)仍把降低廢品率的重點放在防止或減少常用中碳結(jié)構(gòu)鋼的淬火開裂上。
 
對量大面廣的碳素結(jié)構(gòu)鋼8.8級產(chǎn)品,往往性能不能完全達標,常常進行返修熱處理或循環(huán)熱處理時需重復(fù)淬火,因此,研究在反復(fù)淬火條件下淬火介質(zhì)對淬裂的影響,在生產(chǎn)實踐上有一定意義。

3、    試驗方法
 
將GB/T5782六角頭螺栓SWRCH27K、SWRCH35K材料的M10*80各50件,在連續(xù)式網(wǎng)帶爐中加熱,加熱保溫后淬入不同的淬火介質(zhì)中,觀察試樣開裂情況。

3.1淬火方法

淬火分為連續(xù)淬和斷續(xù)淬兩種方法,連續(xù)淬火是指把前次淬后的未開裂件按原工藝繼續(xù)淬火,直至4次。斷續(xù)淬火是指把前次淬火后的未開裂件,經(jīng)過高溫回火(500℃以上)后,再實施下次淬火,如此循環(huán)最多達到6次。

3.2熱處理工藝

SWRCH27K材料進行連續(xù)淬火,加熱工藝為830,880,880,880℃X65min,快速淬火油;加熱工藝為820,850,850,840℃X70min,2.5%聚合物水溶液。
SWRCH35K材料進行斷續(xù)淬火,加熱工藝為820,870,870,870℃X65min,快速淬火油;加熱工藝為820,830,830,830℃X70min,2.5%~3%聚合物水溶液,兩種工藝采用480℃X75min回火,水冷。

4、    試驗結(jié)果與討論
 
由表1-2可見,不論連續(xù)淬還是斷續(xù)淬,形成的裂紋均呈縱向分布,裂痕較深??v向裂紋的產(chǎn)生說明淬后的切向拉應(yīng)力超過了材料的斷裂強度,符合軋材淬透后的一般開裂規(guī)律。

表1          連續(xù)淬火次數(shù)與開裂件數(shù)
試樣材質(zhì)
數(shù)量
淬火介質(zhì)
連續(xù)淬火次數(shù)與開裂件數(shù)
1
2
3
4
SWRCH27K
50
快速淬火油
 
 
1
5
50
2.5%水溶液
 
3
6
11
表2          斷續(xù)淬火次數(shù)與開裂件數(shù)
試樣材質(zhì)
數(shù)量
淬火介質(zhì)
斷續(xù)淬火次數(shù)與開裂件數(shù)
1
2
3
4
5
6
SWRCH35K
50
快速淬火油
 
 
 
5
3
7
50
2.5%-3%水溶液
 
 
3
7
12
18

SWRCH35K材料在斷續(xù)淬火時采用2.5%~3%聚合物水溶液,開裂的試樣中頭部產(chǎn)生橫向開裂件占43%,說明形狀誘發(fā)應(yīng)力集中后,使縱向拉應(yīng)力成為淬后的主導(dǎo)應(yīng)力,并超過了材料的斷裂強度。

當采用水溶液淬火時連續(xù)淬和多次斷續(xù)淬,使含碳量較高的SWRCH35K材料試樣的開裂傾向明顯增加,這主要與聚合物水溶液的冷卻特性有關(guān)。采用2.5%聚合物水溶液淬火介質(zhì)不同于快速淬火油,攪拌對其冷卻性能的影響較大,而網(wǎng)帶爐加熱淬火時大多采用快速攪拌,而快速淬火油已具有良好的防淬裂性能,使用方便,聚合物水溶液淬火介質(zhì)對流冷速大,變形開裂傾向大。

5、    小結(jié)
 
由于重復(fù)淬火會增加開裂傾向,所以淬火返修熱處理或循環(huán)熱處理時,應(yīng)把防止工件開裂作為選擇淬火介質(zhì)的首要因素。
當采用新配制的不同濃度的PAG水溶液淬火劑時,應(yīng)通過冷卻特性測試儀測試不同濃度下PAG聚合物淬火劑在300℃的冷速,從而建立不同濃度與冷速的標準表格或圖譜,在生產(chǎn)現(xiàn)場指導(dǎo)生產(chǎn)。
 
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