分析和控制淬火变形的冷却速度带法介绍(3)

        一般出现在淬火冷却中的淬火变形问题，首先应当从热处理环节，尤其是从淬火冷却中去找原因。即便引起变形的主要原因在热处理之前，也是先找热处理方面的原因，这样能帮助我们确定热处理之前的变形原因所在的范围。何况，不少热处理之前留下的可能引起淬火变形的因素，也可以通过热处理手段加以解决。因此，我们首先从淬火冷却中寻找影响和控制工件淬火变形的因素，也就是影响工件的冷却速度带的位置和宽度的因素，并研究这些因素的特性和相互关系。
四、确定冷却速度带及其跨区情况的方法
        现场热处理操作人员日常的工作，是对已经送到热处理车间来的工件做淬火处理。这时候，按冷却速度带法，工件的第Ⅱ区的宽度和位置，也就是工件承受淬火冷却速度快慢的能力已经基本确定了。我们要做的就是使工件在淬火冷却中获得的冷却速度的快慢程度，既不
超过它所能承受的上限，即第Ⅱ区的左边界的冷却速度，也不慢过它容许的最慢冷却速度，即第Ⅱ区的右边界的冷却速度。做好了这一点，就能满足变形不超差等热处理要求。
1．确定冷却速度带的方法
        通过检查工件的淬火变形、是否淬裂，以及淬火态的表面硬度值，有时候再加上工件某些部位的淬硬层深度，再依据本文表1所列的评判标准，就可以确定实际工件的冷却速度带及其跨区情况。如果再参照该工件的端淬曲线，还可以确定该工件的冷却速度带的宽度和左右边界的位置。用这样的方法确定的冷却速度，是从最终的淬火组织来推测的“效果冷却速度”，其中并不包括获得该效果的实际冷却过程的情况。或者说，不同的实际冷却过程，也可能获得相同的效果冷却速度值。这是由热处理工艺方法的多样性和不惟一性决定的。
        有些情况下，用上述检查淬火态表面硬度的办法，不大容易找准快端的位置。比如，淬透性比较好的钢、渗碳工件的淬火、或者工件的形状比较复杂，加上没有发生淬火开裂等情况。这是因为，淬透性好的钢端淬曲线左端比较平缓，渗碳钢件的表面硬度比较均匀，单凭
表面硬度还不大容易找到曾经经受冷却速度最快的部位。这时，更适宜用淬硬层深度来确定快端的位置。淬硬层最深的部位，就是曾经受最快淬火冷却的部位，也就是快端所在的部位。当然，如果采用检查淬硬层深度来确定快端的位置，随后也就应当改用控制淬硬层深度
的办法，来移动快端的冷却速度值。
         此外，由于不同工件的实际情况千差万别，作为分析和解决淬火变形问题的通用方法，就只能是定性的方法。为此，本文所用图线上大多只有说明大小的位置关系，而不标注具体数值。
2．工件的装挂方式引起的淬火变形问题
        工件淬火冷却中，装挂方式对它们的冷却速度带的位置和宽窄有较大的影响；尤其是在多个工件同炉淬火的场合。装挂方式通过影响工件周围的散热条件，介质流动情况和介质的液温分布，来影响不同部位的冷却情况。和单件淬火相比，多件同时淬火时，工件的冷却速
度带往往要向右(冷却速度减慢)方偏移。而冷却速度带的慢端向右偏移通常更远些。其结果，冷却速度带的宽度也随之增大。如果采用的装挂工具不当，或者工件的问距过小，冷却速度带向右偏移过多，就可能引起部分工件超差的淬火变形。
        据报道，某厂大行星齿轮的渗碳淬火变形问题，就是装挂方式引起淬火变形的典型例子。该厂生产~600mm的20Cr2Ni4A钢大行星齿轮，要求齿面做渗碳淬火，开始采用的装挂方式如图5a所示。由于两齿轮端面挨得很近，狭缝中淬火油流动不畅，不仅造成部分齿面淬火硬度偏低达52HRC，还引起了最大1．4mm的端平面度变化。后来，通过宁波市神光电炉有限公司的工程师介绍改变装挂方式，加宽了两个齿轮端面的间距，如图5b所示，来保证端面更容易散热和淬火油能顺畅流动。结果，端面平面度变化降低到0．4mm以下，最小的平面度变化只有0．1mm。变形问题解决了。齿面硬度也整体提高到60—62HRC范围。
        如果用冷却速度带法来分析这一变形问题的解决过程，容易看出：开始时因为工件装挂方式不当，降低了齿轮端平面部分的淬火冷却速度，使该部位成为冷却速度带的慢端，并且向右伸入它们的第Ⅲ冷速区内，以致工件超差变形和硬度高低不均。改变装挂方式，提高了
齿轮端面的淬火冷却速度后，工件的冷却速度带的慢端向左收缩，达到完全进入其第Ⅱ冷速区的程度，淬火变形就得到了解决。
 
多个同样的工件同批淬火时，由于各工件所处的位置和环境不同，所以不同工件的冷却速度带的位置和宽度，以及不同工件的快端和慢端的部位，都会有所不同。这两方面的不同又将影响到不同工件的变形方式和变形程度。无疑，改变工件的装挂方式和装挂密度，可以改变不同工件的冷却速度带的位置和宽度，以及不同工件的变形方式和变形程度。因此，大生产中，工件淬火冷却时的装挂工具和装挂密度是影响工件淬火变形情况的重要因素。



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