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淬火热应力的变化之解决方法

时间:2021-08-28 22:39
 
      齿轮的热处理,如整体热处理、表面热处理及化学热处理等均需要通过加热和冷却的过程。因此,不可避免地造成齿轮内部产生热应力和组织应力。但其中最容易造成畸变的是淬火过程,由于淬火过程中组织比体积变化大、加热温度高、冷却激烈等,因此导致畸变的因素较多。
齿轮淬火
     工件因冷却不均匀,产生翘曲畸变,其畸变趋势取决于当时的热应力、组织应力和体积畸变量的大小。当热应力作用占主导时,工件向快冷面凸起;反之,以组织应力占主导时,使慢冷面凸起。冷却速度越快,造成冷却不均匀程度越严重,则翘曲畸变越显著。实践证明,形状不对称工件,无论什么钢种,在完全淬硬的情况下,若采用水或盐水淬火,多数是冷却快的一面凸起;如果油淬或硝盐分级淬火,则多是慢冷面凸起。显然,前者是因为水的冷却速度快,热应力显著;后者则组织应力显著,因此产生了完全相反的畸变。
     为了减小工件热处理畸变,应尽量减小热处理应力。为了避免裂纹产生,应预防工件中出现较大的拉应力,即淬火过程应尽可能减少组织应力,或者增加热应力也可以达到同样的目的。
    1、热应力引起的畸变及其畸变规律
    热应力引起的畸变主要发生在热应力产生的初期,这时工件内部处在塑性较好的高温状态。因此,当初期的热应力(表层为拉应力、心部为压应力)超过钢在该温度下的屈服强度时即发生塑性畸变。
  (1)加热时产生的热应力引起的畸变
    工件入炉加热时,其表面受热而产生膨胀,加热温度越高,材料的线膨胀系数越大,则膨胀量越大。
    对于热处理畸变要求较小的工件,为了减小加热时产生的热应力,工件应先经过预热再逐步加热到高温。即使对于温度低、畸变小的渗氮工艺,缓慢升温常常也是保证减小齿轮畸变的有效方法之一。
   (2)冷却时产生的热应力引起的畸变
    工件冷却时所产生的热应力比其加热时所产生的热应力,对热处理畸变的影响更大。特别是碳钢工件在盐水中冷却时,由于温差大,热应力往往是造成工件畸变的主要原因。
   (3)热应力引起的畸变规律
     加热温度越高,热应力越大,畸变越大;工件截面积越大,畸变越大;钢的导热性越差,畸变越大;冷却速度越快,畸变越大。热应力造成工件的畸变 规律如下:①沿最大尺寸方向收缩,沿着最小尺寸方向伸长;②平面凸起,直角变钝角,趋于球形;③外径胀大,内径缩小。
    2、组织应力引起的畸变及其畸变规律
   (1)组织应力引起的畸变
     组织应力引起的畸变,即影响工件体积的主要因素,其是由于相变所引起的比体积变化造成的。
     由于各种组织的比体积不同,在淬火加热和冷却过程中必然发生体积的变化。这种畸变的特点是工件的各部分尺寸按比例同速率的膨胀或收缩,并不改变工件的外形。

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