熱處理技術(shù)要求一般是熱處理質(zhì)量檢驗的指標,在鍛件圖紙上標注得都比較簡單。除了對硬度和變形量有要求外,有的鍛件還有局部熱處理要求。對于表面強化鍛件,硬化層深度和心部硬度也是技術(shù)要求的內(nèi)容之一。熱處理技術(shù)要求應以滿足鍛件使用性能為目標。
硬度是鍛件熱處理最重要的質(zhì)量檢驗指標,對于不少鍛件還是唯一的技術(shù)要求。這不僅是因為硬度試驗快速、簡便又不損壞鍛件,而且從硬度值可以推測其他力學性能。某些熱處理工藝參數(shù)也是根據(jù)鍛件所要求的硬度值決定的。因此,合理地確定熱處理后的硬度值將賦予鍛件以最佳的使用性能,對提高質(zhì)量、延長壽命都有重要作用。
設計人員在確定硬度時,通常是根據(jù)鍛件工作時所承受的載荷,計算出鍛件上的應力分布,考慮安全系數(shù),提出對材料的強度要求。根據(jù)強度與硬度關系,確定鍛件熱處理后應具有的硬度值。確定硬度時,要避免照抄手冊上的數(shù)據(jù),應注重鍛件的實際工作條件和失效形式。例如,相同的冷作模具,用在精度高的沖床上時,要求模具硬度
某些重要鍛件除了要求硬度值外,還必須規(guī)定其他力學性能指標。
1)強度與韌性的合理配合。通常鋼鐵材料的強度和韌性是互為消長的。對于結(jié)構(gòu)鍛件,常用一次沖擊韌度作為安全的判據(jù),追求高韌性指標,而不犧牲強度,致使機械產(chǎn)品粗大笨重,壽命不長。相反,對于工模具,為了提高耐磨性而追求高硬度和高強度(抗扭強度),而忽視了韌性對減少模具崩刃和折斷的作用,使用壽命也不長。因此,應對鍛件的工作條件和失效形式進行調(diào)查分析,根據(jù)強度與韌性合理配合來確定鍛件應選用的強度和韌性指標。
2)正確處理材料強度、結(jié)構(gòu)強度和系統(tǒng)強度的關系。各種材料強度指標都是用標準試樣測得的,它取決于材料的組織狀態(tài)(包括表面狀態(tài)、殘余應力和應力狀態(tài))。鍛件結(jié)構(gòu)強度受尺寸因素及缺口效應的影響,而系統(tǒng)強度則與其他鍛件的相互作用有關。在這三者之間存在很大的差異,如材料的光滑試棒疲勞強度高,但實物的疲勞強度可能很低。因此,對某些重要零件,根據(jù)模擬試驗結(jié)果確定力學性能指標較為恰當。
3)組合件的強度匹配要合理。大量試驗及實際使用表明,當組合件(如蝸輪蝸桿、鏈條鏈輪、滾珠與套圈及傳動齒輪等)達到最佳強度匹配時,使用壽命可延長。例如,滾珠比套圈的硬度應高2HRC,汽車后橋主動齒輪的表面硬度比從動齒輪座商2-5HRC。同一種鋼材經(jīng)同種方法處理成相同硬度的摩擦副,耐磨性比較差。
4)表面強化的鍛件,心、表
5)環(huán)境介質(zhì)的影響。在腐蝕、高溫等特殊環(huán)境介質(zhì)中作的鍛件,要采用相應的力學性能指標,如應力腐蝕門檻值、蠕變極限、持久強度等。
硬化層深度的確定要考慮鍛件的使用性能、失效形式和節(jié)能等原則。
以磨損失效為主的零件,根據(jù)鍛件的設計壽命和磨損速度確定硬化層深度,一般不宜過厚,特別是工模具的表面硬化層過深會引起崩刃或斷裂。
以疲勞破壞為主要失效的零件,根據(jù)表面強化方法、心表強度、載荷形式及零件的形狀尺寸等因素確定硬化層深度,使其達到最佳硬化率。如滲碳和碳氮共滲齒輪,最佳硬化率為0.1-0.15。
為了熱處理節(jié)能,硬化層不宜過深,有些專家對硬化層進行研究后認為,一般對滲碳淬火和高頻感應淬火的硬化層規(guī)定偏深,如能適當減小硬化層深度可顯著節(jié)約能耗。
各種材料經(jīng)不同熱處理后的顯微組織,可按國家標準或行業(yè)標準進行評定,如中碳鋼和中碳合金鋼馬氏體評級,滲碳或碳氮共滲的碳化物、殘留奧氏體、心部鐵素體的評級等。在技術(shù)要求中要標明合格品應有的顯微組織級別,對于這些標準要嚴格執(zhí)行,并根據(jù)零件的工作條件和失效形式通過試驗對標準進行更新,使產(chǎn)品質(zhì)量不斷提髙。尤其是當前關于組織與性能關系的研究成果很多,如淬火組織中鐵素體形態(tài)及相對量對力學性能的影響,殘留奧氏體利與弊的討論,碳化物形態(tài)、數(shù)量及大小與強韌性關系的研究等,為進一步修正和完善各種顯微組織評級標準提供了依據(jù)。但是也要防止不根據(jù)產(chǎn)品的實際情況,把一些不成熟的或片面的試驗結(jié)果用作評級的依據(jù),這對提
熱處理畸變量是熱處理質(zhì)最的重要指標之一,是熱處理質(zhì)量控制的主要內(nèi)容。設計人員應根據(jù)鍛件特點和工藝過程,合理提出允許畸變量。盡管影響熱處理畸變的因素很多,但是畸變還是有規(guī)律的。熱處理工作者應根據(jù)熱處理畸變的理論和實踐,采取具體措施,使熱處理畸變值不超過設計規(guī)定的技術(shù)要求。
當熱處理是工件加工過程的最后工序時,熱處理畸變的允許值就是圖樣上規(guī)定的工件尺寸,而畸變量要根據(jù)上道工序加工尺寸確定。為此應與機加工部門協(xié)商,按照工件的畸變規(guī)律,在熱處理前進行尺寸的預修正,使熱處理畸變正好處于合格范圍內(nèi)。
當熱處理是中間工序時,熱處理前的加工余量應視為
工件的結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀對熱處理畸變與開裂有很大影響。
1)零件截面力求均勻,以減少過渡區(qū)的應力集中及畸變開裂傾向。
2)工件應盡量保持結(jié)構(gòu)與材料成分和組織的對稱性,以減少由于冷卻不均引起的畸變。必要時
3)工件應盡量避免尖銳棱角、溝槽等,臺階處要有圓角過渡。
4)盡量減少工件上的孔、槽和肋(尤其是深孔、深槽、粗肋)。