哈工大热处理原理与工艺大作业解读

1、木工圆锯片的热处理工艺摘要：本文从木工圆锯片的服役条件、失效形式、性能要求、材料选择、整体加工工序、质量检测、缺陷分析与对策几个方面进行了详细的介绍与分析。设计出了等温淬火的热处理工艺，与传统淬火获得马氏体和剩余奥氏体相比，它获得的下贝氏体组织具有较高的硬度和韧性、良好的弹性与塑形的配合及抗回火稳定性，从而提高了圆锯片的使用性能和使用寿命。关键性：圆锯片；热处理工艺；等温淬火；下贝氏体Abstract: The service conditions, patterns of losing effect, performance requirement, materials-choosing,

2、whole processing craft, possible defect and remedies and quality inspection of circular saw web has been introduced and analyzed. The heat treatment has been designed to not only make the work piece have more toughness, but also improve the performance and operation life. Key words: circular saw web

3、; heat treatment; isothermal quenching; low bainite1.概述圆锯片是用于切割固体材料的薄片圆形刀具的统称，由基体和刀头两局部组成，被广泛应用于石材，木材，金属材料及其合金的切割。圆锯片的实物图和零件图如图1和图2所示。 图1 圆锯片实物图 图2 圆锯片零件图按材质不同可以分为：用于石材切割的 HYPERLINK :/baike.baidu /subview/282170/282170.htm t _blank 金刚石锯片；用于金属材料切割的 HYPERLINK :/baike.baidu /subview/2872687/2872687.htm

4、 t _blank 高速钢锯片即HSS锯片，不镶嵌硬质合金刀头；用于实木、家具、人造板、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/64589.htm t _blank 铝合金、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/347022.htm t _blank 铝型材、散热器、塑料、塑钢等切割的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/22604.htm t _blank 硬质合金锯片； HYPERLINK :/baike.baidu /subview/3228280/3228280.htm t _blank 钨钢锯片；镶齿 HYPERL

5、INK :/baike.baidu /subview/2331511/2331511.htm t _blank 合金锯片等。按应用场合分为：铣刀锯片、机用锯片、手动锯片、金属专用锯片铝业锯片，切铜锯片，不锈钢锯片等、 HYPERLINK :/baike.baidu /subview/3170825/3170825.htm t _blank 切管圆锯片、木用锯片、石材锯片、切 HYPERLINK :/baike.baidu /subview/10596/10596.htm t _blank 亚克力锯片等。按外表涂层分为： HYPERLINK :/baike.baidu /subview/3818

6、705/3818705.htm t _blank 白钢锯片本色、氮化锯片黑色、 HYPERLINK :/baike.baidu /subview/3818887/3818887.htm t _blank 镀钛锯片金色、 HYPERLINK :/baike.baidu /subview/4748280/4748280.htm t _blank 氮化铬彩色等。按齿形分为左右齿(交替齿)、平齿、梯平齿(上下齿)、倒梯形齿(倒锥形齿)、燕尾齿(驼峰齿)、以及并不多见的工业级的三左一右、左右左右平齿等。各种齿形示意图如图3所示。左右齿运用最为广泛，切削速度快，修磨相对简单。适用于开料和横锯各种软、硬实木

7、型材和密度板、多层板、刨花板等。装有防反弹力保护齿的左右齿即为燕尾齿，适用于纵向切割各种有树节的板材；带有负前角的左右齿锯片由于锯齿锋利、锯切质量好，通常用于贴面板的锯切。 图3 各种齿形示意图平齿锯口较粗糙，切削速度较慢，修磨最为简单。主要用于普通木材的锯切，本钱较低，多用于直径较小的铝用锯片，以保持切削时减少粘连，或用于开槽锯片以保持槽底平整。梯平齿是梯形齿和平齿的组合，修磨比拟复杂，锯切时可减少贴面崩裂现象，适用于各种单双贴面人造板、防火板的锯切。铝用锯片为了防止粘连也多用梯平齿的齿数较多的锯片。倒梯齿常用于裁板锯底槽锯片中，在锯切双贴面的人造板时，槽锯调整厚度完成底面的开槽加工，再由主

8、锯完成板材的锯切加工，以防止锯口出现崩边现象。综上所述，锯切实木、刨花板、中密板应选左右齿，能锐利地将木纤维组织切断，切口平滑；为了保持槽底平整的开槽，那么用平齿齿形或者用左右平组合齿；锯切贴面板、防火板一般选择梯平齿，电脑开料锯由于锯切切率大，用的合金锯片直径和厚度都比拟大，直径在350-450mm左右，厚度在之间，多数采用梯平齿，以减少崩边、锯痕。2.服役条件、失效形式和性能要求.服役条件圆锯片的运动形式比拟单调，但由于长时间高速旋转并受到振动和冲击作用，其服役条件一般比拟苛刻1。我们将从受力特点和振动特性两个方面进行分析。2.受力特点：圆锯片在工作时，主要受到转动产生的离心应力、周期性工

9、作和材料不均匀导致的冲击力、切削时受到的切削力、摩擦力及热应力的影响。离心力：圆锯片转动时，受到的离心力分布为：切向应力在中心孔边缘最大，锯片外缘最小，且皆为拉应力；径向应力在中心孔边缘和锯片外缘为零，最大值大约在半径的13处，为拉应力。冲击力：由于圆锯片是一种多刃刀具，在切削过程中刃部的线速度很高，而刃部的受力是不连续的。刃部周期性受力，由零瞬间变化至最大，受到较大的冲击载荷并发生振动。圆锯片刃部的前刃面上的应力分布如图4所示。 图4 圆锯片刃部的前刃面上的应力分布 图5 锯切状态下温度场分布除此之外，如果被锯切材料不均匀，硬度存在差异时，会导致圆锯片两侧受到大小不一的轴向冲击载荷。 摩擦力

10、：圆锯片工作时刃部与外表均会同被锯切材料产生强烈摩擦作用。热应力：圆锯片在工作时，切削刃与被锯切材料之间、锯片与被锯切材料锯路外表之间均会产生剧烈摩擦而产生热温度最高的区域在锯片的外边缘。木工圆锯片工作时与木材摩擦发热一般不超过250。图5为锯切状态下温度场分布。切削力：在锯片的高速切削过程当中，锯齿会受到锯切力的作用，这个力的大小往往与锯齿的结构参数、锯片的转速和被锯切材料等有关2。不考虑冲击载荷时，圆锯片在高速回转切削时受离心力和切削力及不均匀温度场的综合因素影响,会在内部产生较大的应力。应力分布特点是：锯片外边缘处切向压应力最大,中心孔附近切向拉应力最大；径向应力皆为拉应力,在约半径二分

11、之一处出现最大值；中心孔附近与锯片外边缘径向应力值降为零。同时,沿径向温度梯度太高时,外边缘切向压应力值过大,将引起锯片失稳,产生边缘压曲现象,从而导致锯切精度和加工外表质量降低,锯路损失增大,出材率降低,锯片磨损加剧,使用寿命缩短等一系列后果3。2.振动特性：圆锯片工作时会有连续不断的振动，当圆锯片的转动速度接近或到达临界速度时，它就变得不稳定并呈蛇状运行，这是一种共振现象。共振现象能使一个较小的力引起较大的振动，导致锯片失稳变形。由于圆锯片工作时受力条件复杂、圆锯片本身直径与厚度比拟大及紧固不劳等原因，会产生比拟复杂的振动特性：通常认为主要包括三种振动形式，分别为：扭转振动、径向振动和横向

12、振动。圆锯片以其中心线为轴心所做的往复扭转位移运动即为圆锯片的扭转振动，周期性的切向反力是造成圆锯片扭转振动的主要原因；圆锯片沿其直径方向所做的伸缩振动即为圆锯片的径向振动形式，锯齿冲击摩擦工件时所受到的径向反力是产生径向振动的主要原因；圆锯片基体沿转轴轴向所做往复位移振动即为其横向振动；对于大面积的薄板来说扭转刚度和径向刚度比其弯曲刚度要高，故横向振动对圆锯片的动态稳定性影响最为显著，横向振动会给圆锯片基体带来不同程度的轴向变形，其振动形式最能反映旋转圆锯片的振动特性。圆锯片工作的不稳定性是指锯片的横向振动，它影响木材的加工质量、使锯路宽度增大，增加了锯切阻力，消耗功率大；轴向分力和不同的锯

13、切参数都有可能使得圆锯片在锯切过程中产生横向振动，从而引起圆锯片的轴向变形，这也是锯片的主要失效形式之一4。失效形式通过以上对服役条件的分析可知，木工圆锯片的主要失效形式为：连续切削与摩擦导致刃部及外表的磨损。冲击与振动导致弯曲变形、开裂。为防止锯片失效破坏，应对其机械性能有如下要求：锯片有足够的抗弯强度，较高的屈服极限，保证受到正应力的做用下不破坏。锯片有足够的韧性，以抵抗工作过程中的振动和冲击，冲击韧性ak值高。锯片具有足够的硬度，硬度一般为HRC4448，保证耐磨性，防止磨钝失效。工作时锯片刃部温度打到200以上，需要锯片刃部具备一定热强度和红硬性。锯片有较高的疲劳强度。锯片应平整，减少

14、横向变形量。3.圆锯片材料尺寸选择根据圆锯片的工作条件和技术要求，圆锯片材料的选择原那么为：材料应该具有一定的硬度和耐磨性、良好的弹性和塑形、淬透性，局部使用温度较高的圆锯片需要有一定的红硬性。选择的材料应该在热处理后能到达HRC4448的硬度值。木工圆锯用材料：可选用的材如下：碳素工具钢，如T8，T10。合金工具钢，如8MnSi，钨合金工具钢。弹簧钢，如65Mn, 60Si2Mn。选择65Mn的原因：Mn元素可以提高钢的淬透性并降低脱碳倾向，可以在热处理后获得理想的硬度。另外，弹簧钢在淬火加中温回火后可以得到较好的弹性和塑性的配合，切削性能好，价格低廉。65钢和65Mn钢的TTT曲线如图6和

15、图7所示，可以看出与65钢相比，Mn元素的参加是提高了钢的淬透性与强度，降低了钢的脱碳敏感性，并且使奥氏体区域扩大，奥氏体等温转变曲线右移，Ms点下降，这样淬火后有较多的残留奥氏体，有利于校直压平5。 图6 65钢的TTT曲线 图7 65Mn钢的TTT曲线但它有过热敏感性，易产生淬火裂纹，并有回火脆性，故对热处理工艺要求非常严格。 65Mn钢的化学成分如表1所示，力学性能参数如表2所示，临界点温度如表3所示。 表1 65Mn钢锯基的化学成分(质量分数)w牌号化学成分熔炼成分，%CSiMnPS65Mn表2 65Mn钢锯基的原材料硬度及力学性能硬度HRCSMPabMPa52124530630735

16、8501730表3 65Mn钢的临界点温度Ac1Ac3Ar1Ar3Ms726765689741270表4 GB/T 21680-2021/ISO2935:1974圆锯片尺寸规格根据表4我们选择外径400mm，内径60mm,厚度作为最终加工尺寸。4.整体加工工序综合考虑到基体材料性能、简化加工工序、提高生产效率及节约本钱等问题，以提高产品质量为主要原那么，最终决定选择如下冷热加工工序：下料-预备热处理均匀化退火+完全退火-粗加工冲中心孔-校平-冲齿-热处理等温淬火+中温回火-精加工粗校平-粗磨平面-孔加工-精磨平面-精校平-去应力退火-涂油入库下料：使用剪床将原料热轧钢板加工成圆片，留出加工余量

17、。预备热处理：包括均匀化退火和扩散退火，后面我们会详细介绍。粗加工：首先使用压力机在圆形板料中心冲出定位孔。然后进行校平，此处的校平可以采用手工锤击校平，也可使用校直机进行校平。接着在压力机上用冲齿模具冲出基体周边工作齿形，并用锯片磨齿机磨齿。热处理：包括等温淬火和中温回火，后面我们会详细介绍。精加工：使用校直机进行粗校直，然后用立轴磨床进行粗磨，对孔进行精加工，接着用卧轴磨床精磨平面，用锯片研磨机对齿形进行精磨，并使用校直机进行精校直。去应力退火：消除加工过程引起的剩余应力，减小变形，防止开裂。涂油入库：将工件涂油，放入库中存放。热处理设备：130KW箱式炉。内热式淬火盐浴槽。夹具。200t

18、校直床。井式回火炉。5.1 预备热处理我们采用的材料是65Mn热轧钢板, 基体原始组织如图8所示，合金元素Mn会降低钢的熔点,在钢锭凝固过程中, 随温度下降, 剩余钢液内的含Mn 量会相对增加, 从而降低钢液的凝固温度, 使钢液中的成分扩散速度减慢, 这样就会形成枝晶偏析, 在枝间含Mn 量高, 最后的热轧过程中, 树枝晶被拉长、破碎, 形成了带状偏析。由于偏析的存在, 在淬火冷却过程中, 富C、富Mn 处就转变为马氏体, 低C、低Mn处就转变为屈氏体, 于是就形成了图9中马氏体和屈氏体交替的带状偏析6。因此成分的偏析又必然会造成组织的不均匀性, 热处理时也就容易产生变形及硬度不均匀等缺陷,

19、因此设计适当的热处理工艺控制或减小淬火过程中的变形是我们关注的问题。 图8 65Mn钢锯基体原始组织 图9 65Mn钢锯未经正火的淬火组织热轧钢板的带状组织我们可以通过扩散退火来消除，由于扩散退火的温度较高，时间较长，在扩散退火后我们需要进行完全退火来细化晶粒，降低硬度，改善材料的机械加工性能。热轧钢板的带状组织也可以采用正火消除，但由于65Mn含碳量较高(0.620.70%)，正火后硬度较高，不利于切削加工，而退火后的硬度正好适合于切削加工，为后续热处理做准备。 扩散退火 扩散退火的目的是为了消除热轧钢件中的带状偏析组织，防止在后续热处理过程中出现变形和硬度不均匀等热处理缺陷。扩散退火的工艺

20、如下：温度保温时间冷却速度915-1000炉冷至600出炉空冷完全退火 完全退火的目的是为细化晶粒，降低硬度，降低内应力，改善机械加工性能，为后续的热处理工艺提供良好的组织。 完全退火处理在箱式炉中进行。采用夹直，785795Ac3+2030，3-4h工艺，装炉前捆绑铁丝，用4-6股20号铁丝单件捆扎，铁丝要贴牢锯片平面，2-4片一串，将锯片内孔穿在短的丁字形挂具上，装炉量为2-3架挂具。夹板示意图如下列图10所示，上下底板材料为10或15钢板，接触面要进行机械加工或磨光，确保平整与无变形，以获得要求的校直效果。由于含有合金元素，含碳量较高，采用冷却速度约为100/h的炉冷，600以下出炉空冷

21、。图10 夹板示意图加热温度加热速度保温时间冷却速度完全退火后组织完全退火后硬度785-795100/h100/h炉冷至600以下空冷铁素体+珠光体淬火的目的提高圆锯片的硬度、强度和耐磨性能。选择等温淬火的原因普通淬火得到马氏体硬度高，但韧性较差。而且由于马氏体的比体积较大，在淬火过程中产生的热应力和组织应力较大。普通淬火在得到马氏体的同时容易产生剩余奥氏体，降低了工件的硬度和耐磨性。鉴于普通淬火的这些缺乏，我们进行了工艺创新，决定采用等温淬火的工艺。与普通淬火相比，等温淬火后得到的下贝氏体的硬度较高而韧性又好，在等温淬火时冷却又较慢，贝氏体的比体积也比拟小，热应力、组织应力均较小，故形状变形

22、和体积变形也较小。中温回火时，马氏体中的位错已发生凝集，碳化物亦开始粗话呈棱角状；而下贝氏体比马氏体具有更高的抗回火稳定性。因而，在相同温度回火后贝氏体比马氏体具有更高的强韧性。为了比拟两种工艺对机械性能的影响，查阅文献，用65Mn热轧钢件按上述两种工艺处理得到的组织的机械性能进行比拟。新工艺是通过等温淬火获得下贝氏体组织，原工艺是通过普通淬火获得马氏体，二者进行中温回火后都将获得回火屈氏体，但是性能具有较大的差异，如下表5所示：表5 新工艺与原工艺机械性能比拟从上表所列数据可知新工艺在淬火回火硬度与原工艺一致的情况下，强韧性得到了提高。其中抗拉强度由原工艺的/mm2提高到/mm2,增加11.

23、6%，屈服强度亦有所提高。眼神率及端面收缩率也有不同程度的提高。冲击韧性由原工艺的1.74kgm/cm2提高至2.19kgm/cm2,增加25.9%；弯曲角度由原工艺的，增加34.3%7。因此新工艺比原工艺优越，按新工艺处理的木工圆锯强韧性得到了较大的提高。等温淬火工艺参数加热温度：亚共析钢淬火温度一般为Ac3+30-50，65Mn钢的Ac3为765，所以我们将淬火加热温度定为796-810之间。保温时间：t=a*K*D其中t为加热时间，单位min;a为加热系数，单位min/mm;K为装炉量修正系数;D为工件有效厚度，单位为mm。加热吸收a表示工件单位厚度所需要的加热时间，其大小与工件尺寸、加

24、热介质和钢的化学成分有关，查表后取a=1.2min/mm。装炉修正系数K是考虑装炉多少而确定的，装炉量大时，K值也取得较大，一般由实验确定，这里K=4。板材的有效厚度是每一个圆锯片的板厚乘以圆锯片叠放的个数，即D=2.5*4=10mm。所以保温时间t=a*K*D=1.2*4*10=48min。等温淬火温度：亚共析钢淬火温度一般为Ms+30，65Mn钢的Ms为270，所以我们将淬火加热温度定为300。等温保持时间：可根据心部冷却至等温温度所需要的时间再加上C曲线在该温度完成等温转变所需要的时间。查阅文献后，选取等温时间为20min8。等温淬火介质：传统淬火介质一般采用油淬，使用温度 30-160

25、 ，使用中要严格控制淬火油温度不超过其闪点以防油着火。淬火过程易产生油蒸气、油老化和分解。淬冷温度超过160时，就显现出了使用熔盐作为冷却介质的优点。淬火用熔盐一般是硝酸盐和亚硝酸盐按一定比例配成的混合盐，使用温度 160-500 。盐被加热后有很好的流动性、化学稳定性、不老化等特点。且使用平安性极高，不存在着火问题。熔盐较油粘度小、冷却均匀，在马氏体等温分级淬火时，使用50%-60%KNO3+37-50%NaNO2 +010%NaNO3溶盐。添加%水的300熔盐，具有与油相同的冷速。零件熔盐淬火清洗后，进行盐水别离，被带出的盐可 100 %回收利用，做到零排放，适应现代环保要求。等温淬火不仅

26、省略一次回火再加热过程 ,且使零件具有很好的韧性。实践证明 ,盐浴淬火具有广泛的优越性。其一，盐浴中淬火较淬火油中淬火工件变形更小。实验证明随着淬火介质温度的提高工件变形趋小；其二，具有较高的经济性。硝盐没有老化、分解问题，也不存在介质使用一定时间后的废弃问题，可以永远反复使用。另外，硝盐的价格比淬火油要廉价，所以生产本钱低；其三，环保，没有使用后的废弃问题 ,工件带出的残盐经清洗后别离可以到达零排放，所以是一种很好的环保工艺9。根据表6常用盐浴配方及使用工作温度，我们选取45%硝酸钠+55%硝酸钾作为等温淬火介质。表6 常用盐浴配方及使用温度在淬火加热完成后，锯片从加热炉后门出来，迅速放入张

27、开的夹板内，夹紧，再由淬火盐槽上的小车拖入硝盐槽内进行300Ms+30，20min等温淬火。淬火工件与盐浴之重量比应为1:10。低温盐浴时熔融盐的冷却能力比油弱，这有利于减少工件内应力和变形开裂倾向，获得变形少、硬度高、韧性好的下贝氏体组织10。此时硬度可达HRC5052。等温20min后空冷至室温。淬火温度保温时间淬火介质等温温度等温时间等温后冷却795-81048min45%NaNO3+55%KNO330020min空冷 等温淬火后处理是否进行清洗？等温淬火后进行校直压平处理。将等温淬火后的锯片迅速用枯燥的锯木屑擦干盐渍。在压力机上压平，时间为10min。中温回火的目的等温淬火后得到的组织

28、为下贝氏体，属于非稳定组织，需要进行中温回火后才能获得具有较高硬度和一定韧性的稳定组织回火屈氏体。回火在井式炉中夹具进行，将压平的锯片装在专用的回火夹具上，每30-40片一扎，每5-6片之间加一片厚20-30mm的垫片，夹具心轴为45钢，垫片的材料为Q235A钢。在选择回火温度时，要考虑避开第一类回火脆性和第二类回火脆性。为了防止第一类回火脆性，不应采用在300左右的温度回火。为了防止第二类回火脆性，不应采用后在450-600回火，所以我们最终选择回火温度为400，保温时间40-60min后空冷。最终得到回火屈氏体，此时碳化物开始聚集，基体也开始恢复，第二类内应力趋于根本消失，可获得较高的塑性

29、，韧性及弹性极限。回火出炉后趁热还可以再夹紧，冷却到室温后拆卸。趁热还可以再夹紧，冷却到室温后拆卸。5.3.2中温回火工艺参数回火温度保温时间冷却方式回火后组织回火后硬度40040-60min空冷回火屈氏体44-48HRC中温回火后处理中温回火后出炉需要进行清洗和检验。清洗：将锯片逐片拆开，清洗干净，在80-100的水中煮1h，再在清水中清洗，洗净为止。检验：用标准的刀口形尺或直尺在锯片的不同部位检验，平面度为合格，硬度在44-48HRC为合格。？去应力退火的目的去应力退火的目的是消除剩余应力，防止变形开裂。去应力退火的工艺参数退火温度保温时间冷却速度组织硬度150-1803-4h50-100

30、/h不变几乎不变图质量检验主要分为原材料检测，热处理过程检测控制，以及最终成品检测三局部。原材料检测中要确定材料符合要求，防止热处理过程中产生缺陷，所以要确定原材料无宏观裂纹，微观组织无严重偏析，无金属氧化物夹杂，成分符合要求，无过多杂质。而热处理过程中，要满足加工性能要求以及对工件最终性能要求，保证其硬度值，最终成品检验，要保证性能及尺寸要求。6.1 原材料检测：宏观检验首先进行宏观分析即粗视检验，用肉眼直接观察或用30倍以下放大镜观察金属材料断口或磨面的宏观组织和缺陷的方法11。微观组织检验采用金相分析的方法，进行采样，制样操作，观察原材料微观组织形态，看是否存在不良组织如偏析、带状组织，

31、晶粒是否粗大。成分检验采用荧光X射线进行定量分析确保P、S等杂质含量不超标。6.2 热处理过程中的检测预备热处理检验测试洛氏硬度，保证退火后的硬度有利于机械加工外观要求，留有足够的加工余量如有必要可做现场金相，观察其微观组织，确保获得珠光体类组织，保证其机械加工性能淬火后检验测试洛氏硬度，保证淬火后的硬度到达50-52HRC。6.3 成品检验序号检验工程检验方法检验工具外观检测观察外表是否清洁，不允许有裂纹、麻点肉眼或低倍放大镜厚度及两平面的同片厚度差用外径千分尺测定齿底至孔径的任意4点，其值应符合表1中厚度极限偏差的规定，其最大值之差那么为两平面的同片厚度差外径千分尺齿顶径向圆跳动如图，锯片

32、旋转一周，指示器最大值与最小值之差即为齿顶径向圆跳动公差指示器端面圆跳动将指示器置于距齿根约10mm处，锯片旋转一周指示器最大值与最小值之差即为端面圆跳动差指示器单面拔齿量先将指示器置于A面调整至零位，然后测量齿间指示器示值即为单面拔齿量指示器锯片硬度按GB230进行，其值应符合HRC4448，如果其中一点不符合要求那么在该点30mm范围补捡2点，假设均符合那么为合格洛氏硬度计k测定为满足圆锯片的使用要求，需要进行冲击试验来保证足够的k值冲击试验机微观组织分析观察成品的微观组织，如晶粒是否粗大、是否有微观裂纹、组织是否满足要求，并根据金相观察，测定淬硬区尺寸金相显微镜7.1 加热过程中的缺陷及

33、对策氧化与脱碳在一般的气体介质中，O2、CO2和水蒸气等是氧化脱碳性强的气体，它们一般会和Fe反响，生成FeO或Fe2O3，从而造成钢外表被氧化，氧化既损失金属有会造成零件外表产生锈蚀和麻点，粗糙不平，因为外表氧化层的存在影响淬火冷却的均匀性，造成外表不均匀或硬度缺乏，钢的外表氧化皮是造成淬火软点和淬火开裂的根源12。脱碳是指钢件加热过程中，由于炉内脱碳性气氛与钢外表的碳原子发生化学反响，即钢外表的碳原子局部或全部被烧掉，因此降低了外表碳含量，从而影响零件的外表质量和力学性能，脱碳后外表为铁素体，内部为奥氏体组织，在淬火后二者转变为马氏体过程中外表产生拉应力作用，将会造成变形和开裂，外表硬度、

34、抗拉强度和疲劳强度下降。零件的外表被氧化和脱碳后外表状态十分粗糙，失去光泽，在热处理过程中将导致淬火裂纹、软点、硬度缺乏等缺陷，造成抗拉强度和疲劳强度明显下降。预防措施：氧化和脱碳在零件热处理过程中几乎难以防止，是零件外表和加热介质作用的结果，所以应从改变加热过程中介质成分和将加热零件和加热介质隔离两方面着手。如进行保护气氛加热和可控气氛加热，涂层保护和真空加热。后续处理：机械加工方法和化学加工方法。机械加工方法：采用车削、磨削等去掉外表的氧化皮和脱碳层，其前提是不影响零件的使用尺寸和要求，对仅仅脱碳的工件可进行渗碳处理。采用喷丸和喷砂同样可到达去除氧化皮和脱碳层的目的同时是外表得到加工强化，

35、获得外表压应力。化学加工方法采用外表腐蚀方法消除。常使用盐酸或其他酸性介质来清理零件外表。应注意浸泡时间，超过一定时间容易产生氢脆，氢原子渗入零件外表，造成晶界脆性增大，韧性降低。过热与过烧过热：亚共析钢或过共析钢在远高于Ac3或Acm温度下长时间加热将导致钢的实际晶粒度粗大，过热钢呈石状断口，外表呈小丘状粗晶结构，无金属光泽。零件在热处理设备中加热时，由于超过淬火温度过高或在高温下停留时间过长等，使奥氏体晶粒迅速长大，以致力学性能显著下降，或者晶粒显著长大的现象称为过热。一般规律为：钢材加热温度超过预定奥氏体化温度150以上，通常称为过热，碳钢及合金钢温度大于950，工具钢及高碳铬轴承钢温度

36、大于1000，其特征为：淬火后马氏体针粗大、针叶细长，将会引起淬火后零件的变形和开裂，而粗大的马氏体还会造成零件机械强度降低、韧性的显著降低，马氏体裂纹呈节状。过热影响因素：零件的原材料组织不良，如存在偏析，网状碳化物；加热温度过高或保温时间过长，晶粒急剧长大；零件在热处理炉内位置不当，靠近电极或加热元件产生过热；截面尺寸变化大的零件，由于加热方式和工艺方法选择不当，在零件的薄壁、尖角或尺寸较小位置处会产生过热现象。过热名称主要特征1.为防止零件加热过程的过热现象，根据材料选择正确的热处理工艺，设置合理的热处理工艺参数，严格控制加热温度、保温时间；同时对大型或复杂零件采取预热、分段加热或降低加

37、热速度的措施2通过屡次正火或退火来细化晶粒为重新进行热处理做好组织准备3.对于石状断口组织，要通过高温变形来细化晶粒，再进行退火处理，才最后热处理晶粒粗大奥氏体的晶粒度粗于3级剩余奥氏体过多组织中碳含量和合金元素多的材料，在淬火后组织中剩余奥氏体多魏氏组织亚共析钢的铁素体在奥氏体晶界以及解理面析出，呈细小网格组织网状碳化物过共析钢在显微组织中出现网状沿晶分布碳化物石墨化高碳钢退火组织中有局部渗碳体转变为石墨，断口呈灰黑色共晶组织高速钢过热出现共晶莱氏体组织过烧：金属和合金在氧化性气氛中加热，由于加热温度在1200以上，使奥氏体晶界发生严重氧化甚至熔化现象称为过烧其外表粗糙不平，显微组织粗化，并

38、在晶间形成氧化物，在特定的晶界外表形成具有一定几何特征的冷却转变组织。零件晶界之间的强度很低，脆性大，在外力作用下会沿晶断裂，无法满足零件力学性能的要求，对于重要的零件而言，只能进行报废处理。零件过烧多在钢轧、锻过程中产生，因此要严格控制加热温度、合理选择工艺参数是防止过烧的重要手段。过烧组织使零件的性能严重恶化，是产生热处理裂纹的重要原因之一。预防措施：正确选择热处理工艺和设备，确定合理工艺参数。防止设备的控温仪表失灵，定期检查，保证灵敏度。合理装炉。缺陷分类产生原因预防与补救过烧加热温度过高使晶界局部熔化报废过热加热温度过高时奥氏体晶粒粗大，冷却后形成魏氏体组织或粗晶组织冲击韧性下降完全退

39、火或正火黑色组织石墨化并在其周围存在大块铁素体报废反常组织Ar1附近冷速过低或在Ar1以下长期保温重新退火网状组织加热温度过高及冷速慢形成网状铁素体或渗碳体重新退火硬度偏高退火速度过快重新退火缺陷分类产生原因预防与补救变形1工件形状不对称或厚薄悬殊2机械加工应力大，淬火前未消除3加热和冷却不均匀4工件夹持方式不当5淬火组织转变121改良工件结构设计，合理选材，调整加工余量。2增加预热或去应力退火工艺采用屡次预热、遇冷淬火、双液淬火、等温淬火等多种操作4合理支承捆绑淬火加热工件5对变形工件进行校直开裂1.淬火前的裂纹 在淬火后裂纹的两侧可见到有氧化脱碳现象，断口发黑2.冷却引起裂纹 断口色泽红锈

40、，透油或发紫色3脆性引起的裂纹1由于轧制或锻造不当，出现缩孔、夹层和白点21原材料非金属夹杂物偏析带状、网状、堆集2原材料有混料现象3冷却不均匀，应力集中，零件形状复杂、截面厚薄不均，尖角、拐角和加工刀痕4冷却不当，冷却剂选择不当5重复淬火中间未退火处理，未及时回火31淬火温度过高，引起组织过热、断口白亮光，晶粒粗大2原始组织中碳化物偏析严重或未球化1严格控制产品质量，确保原材料的合格21用锻造降低碳化物的级别，热处理时采用预冷、分级淬火、等温淬火，及时回火2进行火花鉴别3改良设计，确保厚薄均匀、无引起淬火开裂缺陷4选用合理的冷却介质和淬火方法5淬火前进行退火处理31严格控制加热温度工艺文件的

41、规定执行，加强过程的金相组织检验(2)采取正火处理或进行球化退火硬度低1原材料有混料现象2加热温度低，保温时间短3介质冷却能力差，冷却速度太慢，外表有铁素体等非马氏体组织4加热温度过高，保温时间过长，增加了奥氏体的稳定性，淬火后保存大量的剩余奥氏体5加热时工件外表脱碳6钢才内有超标的其他杂质7等温时间过长引起奥氏体稳定化1对钢材进行火花鉴别2按正常的淬火工艺操作，重新淬火前应先进行正火或退火3以大于临界冷速的速度快速冷却4采用深冷处理提高硬度5对盐浴定期进行捞渣，或采用保护气氛加热6选用符合技术要求的钢材7严格控制分级和等温时间软点1.工件外表脱碳或附着脏物2.淬火介质中有杂质或使用温度过高3.冷却介质冷却能力差4.工件冷却方法不当，工件相互接触5.预备热处理不当，钢中保存了大量的大块铁素体1.选择适宜的预先热处理工艺2.保持介质的清洁，合理降温，防止工件的脱碳3.更换淬火冷却介质4.工件要分散冷却5.重新淬火，但应经正火或退火处理前方可进行脱碳1.氧化性气氛中加热2.盐浴脱氧捞渣不良3.加热温度过高，保温时间过长1.采用保护气氛加热或外表涂料保护2.定期对盐浴脱氧捞渣3.按照工艺标准执行4.对一