调质钢的热处理工艺

更新时间：2024-03-13 点击次数：170次

    调质钢的热处理包括预备热处理和***终热处理。

(1) 预备热处理

    预备热处理是调质钢经锻、轧后, 在冷加工前进行的一道热处理工序。其目的是降低硬度、细化晶粒、消除不良组织和防止白点产生, 为随后的调质处理作组织准备。

    碳钢与合金含量低的钢, 预备热处理可以采用正火或退火; 合金元素较多、淬透性较好的钢可采用正火 + 高温回火或完全退火处理。

应该指出, 大型零件一定要经过预备热处理 ( 正火或退火) , 处理后还要进行探伤检查,确保零件内部没有不允许存在的缺陷 (如白点、裂缝等) , 方可进行***终热处理; 硼钢的预备热处理应采用正火 + 高温回火处理, 在 750℃左右慢冷易产生“硼脆”现象, 故应避免采用退火处理。

(2) ***终热处理

    调质的***终热处理大多是调质处理, 其目的是要获得具有良好的综合力学性能的回火索氏体 ( 或回火索氏体 + 托氏体) 组织。

1) 调质工艺

①淬火加热温度 

    调质钢的淬火加热温度为Ac3+ (30～50℃)。由于调质钢为亚共析钢, 如果淬火温度过低, 淬火组织中将存在未溶解的先共析铁素体, 使钢的硬度、强度降低。如果淬火温度过高, 奥氏体晶粒粗化, 使钢的性能变坏。锰钢和硼钢的过热倾向较大,淬火加热时尤其应注意。

②淬火加热保温时间 

    淬火加热的保温时间必须能使足够的碳化物溶于奥氏体中, 并均匀化。在空气电阻炉中加热时, 碳钢为1～1.2min/mm, 低合金钢为1.2～1.5 min/mm。在盐浴炉中加热时, 碳钢为0.3～0.5min/mm, 低合金钢为 0. 5～0.8min/ mm。

③淬火冷却 

    淬火冷却是钢调质处理的关键。淬火冷却介质及冷却方式应根据钢的淬透性及零件尺寸合理选择, 尽可能地使零件淬透。碳钢一般用水淬或水淬 - 油冷, 低合金钢用油淬。合金元素较多的调质钢, 可采用更缓和的淬火介质与冷却方式。对于大尺寸的合金钢零件, 可采用水淬 - 油冷的方法以增加淬硬层深度。

④回火 

    回火温度应根据零件的硬度要求选择。通常在 500～650℃的范围内进行高温回火,以获得强度与韧性适中的回火索氏体。常用调质钢淬火、回火温度与冷却方式见表 6—1。

2) 操作要点

①装炉 

    装炉时应注意装炉量和装炉方式。箱式炉加热时, 不允许零件堆放, 零件之间的间隔应为零件厚度之半, 以便于零件均热。

②加热保温 

    淬火加热的目的是为了使钢完全奥氏体化, 并得到晶粒细小、成分均匀的奥氏体, 为随后冷却获得马氏体组织作准备。因此, 合理选择加热温度尤为重要。

    a. 小截面的碳钢件若用油淬时, 为增加其淬透性, 取上限加热温度; 而低合金钢件若用水淬时, 为防止变形和开裂, 取下限加热温度; 对于淬碱浴的零件应比一般加热温度高10～20℃, 或采用上限加热温度。

    b. 零件的尺寸较大, 选上限加热温度, 取下限加热保温时间; 零件尺寸较小, 则选下限加热温度, 取上限加热保温时间; 截面变化大、形状复杂容易变形的零件应取较低的淬火加热温度。

    c. 对于直径或厚度超过150mm 的大件进行调质时, 应采用阶梯加热法 (也称分段加热法 ) , 如图6-7所示。装炉温度一般应不于450℃, 并在装炉温度保温1～3h, 再以30～70℃/ h 升温至600～650℃保温一段时间后, 直接升到加热温度。

    d. 合金元素对调质钢的加热有很大影响, 锰钢应注意防止过热, 含硅钢应注意防止脱碳。锰钢和含硅的钢加热 温度不宜太高, 加热时间不宜过长。

③淬火冷却 

    淬火冷却时必须严格控制冷却时间, 使零件尽可能获得所需的转变产物-马氏体, 而且尽量使零件整个截面上组织均匀。由于零件形状、材料和产生条件不同, 应结合实际情况采用预冷淬火、双介质淬火、分级淬火等方法。

④回火 

    为了使调质钢具有良好的综合力学性能, 调质零件通常是在500～650℃范围内进行高温回火。合金钢的回火温度比碳钢高 30～50℃。为避免产生开裂, 大型零件、水淬或水淬油冷零件, 以及其他重要零件均应立即回火。为减少大件在回火过程中的内外温差, 降低应力, 应采用350～400℃装炉, 保温2～5 h 再升温至回火温度。大件回火后, 可在炉中冷至400～500℃左右再出炉空冷。对于具有第二类回火脆性的钢出炉后应快冷 (油冷或水冷) , 然后再在不引起回火脆性的温度 (< 450℃) 下进行补充回火, 以消除残余应力。