工件经高频淬火设备热处理后硬度不足的原因分析

在用高频淬火设备对工件进行热处理的过程中,有时会出现淬火后硬度不足的情况,这是热处理淬火过程中常见的缺陷。硬度不足有时表现为整个工件硬度值偏低,有时是局部硬度不够或产生软点。淬火时硬度不足的原因很多,与材料内在的冶金缺陷、选材不当、错料;设计上的结构工艺性差,加热工艺、冷却介质、冷却方法以及回火温度等都有密切关系。综合了一些实际总结出了这么几点常见的可能因素造成:
1、原料问题
1> 原材料选择不当或发错料。应该用高碳钢或中碳钢制造时的零件而错用成低碳钢;应该用合金工具制造的零件错用成普通高碳钢。
2>原材料显微组织不均匀。如碳化物偏析或聚集现象,铁素体成大块状分布,出现石墨碳,严重的魏氏组织或带状组织等。
2、加热工艺问题
1>用高频淬火设备进行淬火时,淬火加热温度偏低,保温时间不足也是淬火后硬度不足的原因。如亚共析钢,加热温度在AC3与AC1之间时,则因铁素体未全部溶于奥氏体,淬火后不能得到均匀一致的马氏体而影响工件硬度。金相分析时可见未溶铁素体。
2>淬火加热温度过高,保温时间过高,保温时间过长。对于工具钢,当钢的加热温度过高时,大量碳化物溶于奥氏体,大大增加了奥氏体的稳定程度,使马氏体开始转变点降低,因而淬火后工件中保留大量残余奥氏体,使淬火后工件的硬度下降。金相分析时,可见未溶的碳化物稀少,残余奥氏体量明显多。
3>淬火加热时,工件表面脱碳,使表面硬度不足。金相分析时,表面有铁素体及低碳马氏体。当磨去表面脱碳后,硬度便达到要求。工件在一般箱式炉中为加保护不良的情况下加热,或者在脱氧不良的盐浴炉中加热,都会产生氧化脱碳现象。
3、冷却工艺问题
1>淬火介质选择不当。例如:应该采用淬火或淬碱的工件采用油冷,则会因为冷却能力不够,冷却速度太慢,在冷却过程中奥氏体将发生珠光体组织转变,而得不到马氏体,致使工件的硬度值偏低。
2>淬火介质过于陈旧,如果淬火用油,在长期使用过程中,碳黑及残渣使粘度上升,造成冷却能力下降,使油老化。油在淬火过程中不断发生氧化、聚合、热分解、气化等过程,导致油的变质,此外,油内水分的增加,也促进了油老化变质成乳化状态,至使工件在淬火时,达不到要求。此时,通过更新油或过滤处理原来的陈油,使淬火硬度达到标准。
3>淬火介质温度过高,容易出现软点。如大批零件连续淬火时,而淬火介质又没有循环冷却系统,则淬火介质温度就会升高,冷却能力下降,而造成淬不硬的现象。
 4>冷却时间控制不当,主要有以下两种情况:双液淬火时,零件在水中停留时间过短,或从水中取出后,在空气中停留时间过长再转入油中冷却。因工件本身还有较高的温度,发生自身回火的现象,而导致硬度偏低。分级淬火时,在分级冷却介质中停留时间过长,发生贝氏体转变,因而硬度不足。
5>冷却过程中,操作不当也会产生软点。工件在淬火介质中没有适当移动,致使局部地区形成蒸汽膜,降低了冷却速度,得不到均匀一致的马氏体组织,是工件局部硬度偏低。
6>除了上述几点原因外,有时操作者大意,回火温度高或工件表面有氧化皮、锈斑等污物,使局部冷却不足,也会产生硬度不足的现象。

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