熱處理是高強(qiáng)度螺栓生產(chǎn)的關(guān)鍵工序,決定了螺栓的最終使用性能,可以使高強(qiáng)度緊固件具有一定強(qiáng)度、良好的塑性、韌性和低的缺口敏感性以及較高的抗彎強(qiáng)度。眾所周知,沒(méi)有化學(xué)成分,不成為材料; 但對(duì)材料來(lái)講,熱處理和化學(xué)成分一樣重要。
螺栓熱處理影響因素
為了使汽車緊固件滿足一定的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等綜合力學(xué)性能指標(biāo),通常需要對(duì)8.8級(jí)以上的高強(qiáng)度汽車緊固件進(jìn)行熱處理。
原材料化學(xué)成分、爐內(nèi)溫度、爐內(nèi)氣氛、熱處理時(shí)間、淬火介質(zhì)等因素都會(huì)對(duì)熱處理產(chǎn)生影響。
1、原材料的化學(xué)成分
汽車高強(qiáng)度緊固件用冷鐓鋼線材品種有碳素鋼和合金鋼。
除了高強(qiáng)度大六角頭螺栓,根據(jù)GB/T1231要求,對(duì)M30以下規(guī)格所用材料作了規(guī)定外,其他螺栓,無(wú)論是國(guó)標(biāo)還是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)均沒(méi)有明確規(guī)定應(yīng)采用的材質(zhì),只是指導(dǎo)性地指出需要添加的合金元素,
鋼的含碳量決定了其淬硬性。奧氏體中的含碳量越低,熱應(yīng)力相對(duì)于組織應(yīng)力就越大;反之,碳含量越高,組織應(yīng)力的作用就越大。
合金元素能顯著改善鋼的淬透性。若鋼的淬透性較好,工件易淬透,介質(zhì)冷速過(guò)快時(shí)容易出現(xiàn)淬火開(kāi)裂現(xiàn)象;若鋼的淬透性較差,工件不易淬硬,介質(zhì)冷速過(guò)慢時(shí),很容易出現(xiàn)軟點(diǎn)或硬度不足的現(xiàn)象。
2、淬火溫度
提高碳鋼和低合金鋼的淬火溫度。不僅會(huì)使熱應(yīng)力增加,而且由于淬透性增加,也會(huì)使組織應(yīng)力增加,最終增大變形開(kāi)裂的傾向。
過(guò)高的淬火溫度容易引起翹曲,對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的螺栓,在保證性能指標(biāo)的前提下,盡量采用較低的淬火溫度。
3、原始組織及殘余應(yīng)力
淬火前的原始組織也會(huì)對(duì)熱處理性能造成很大的影響,原始組織包括夾雜物等級(jí)、帶狀組織、原始晶粒度、成分偏析程度、游離碳化物質(zhì)點(diǎn)分布方向以及不同預(yù)備熱處理所得到的不同組織等等。
淬火前的殘余應(yīng)力大小及分布也會(huì)影響淬火后產(chǎn)品的性能,例如:機(jī)加工、鍛造、焊接、校直等均能產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
如果淬火前不進(jìn)行退火來(lái)消除,則變形開(kāi)裂的傾向就會(huì)增大。
螺栓在打頭、變形和搓絲過(guò)程中容易造成大的機(jī)加應(yīng)力,對(duì)于低合金螺栓(如 40Cr、40CrMo 等)一般采用熱打的方式,大規(guī)格的碳鋼螺栓(如35k、ML35 、35)則要求材料要有較好的加工性能。
如進(jìn)行退火處理。避免形成大的殘余應(yīng)力,最終導(dǎo)致變形開(kāi)裂。
4、介質(zhì)冷卻速度
冷卻速度越快,淬火內(nèi)應(yīng)力就越大,變形開(kāi)裂的傾向也越大,其中熱應(yīng)力主要決定于 Ms 以上的冷卻速度,而組織應(yīng)力主要取決于 Ms 點(diǎn)以下的冷卻速度。
介質(zhì)的冷卻能力主要取決于其物理特性。如粘度、熱容、潤(rùn)濕性等,但是溫度、攪拌和濃度(水基)等工藝參數(shù)對(duì)冷卻能力影響也很大,選擇不當(dāng),必然會(huì)造成熱處理缺陷。
針對(duì)碳鋼緊固件,大多數(shù)采用水基的淬火介質(zhì)。但是其比淬火油工藝參數(shù)多。對(duì)于工藝和操作人員的要求較高,使用過(guò)程中需做好維護(hù)和檢測(cè)。
常見(jiàn)的熱處理問(wèn)題
熱處理工藝中加熱只是其中一道工序,但是如果加熱過(guò)程中沒(méi)有得到合理工藝控制,則會(huì)出現(xiàn)一系列的問(wèn)題,甚至造成金屬材質(zhì)無(wú)法在正常使用。
螺栓熱處理缺陷,有很多種,如表面硬度不足、軟點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度不足、變形較大、淬火開(kāi)裂、表面氧化等。
其中,淬火開(kāi)裂是一種最為危險(xiǎn)最為常見(jiàn)的的熱處理缺陷,可直接造成了產(chǎn)品的報(bào)廢。
1、過(guò)熱過(guò)燒現(xiàn)象
墩鍛加熱溫度過(guò)高,局部易產(chǎn)生過(guò)熱,過(guò)熱時(shí)會(huì)導(dǎo)致材料晶粒粗大。
過(guò)熱是指金屬材料由于加熱溫度過(guò)高,或在規(guī)定的鍛造與熱處理溫度范圍內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),或由于熱效應(yīng)使溫度過(guò)高引起的晶粒粗大現(xiàn)象。
過(guò)燒是指加熱溫度過(guò)高或在高溫加熱區(qū)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),導(dǎo)致材料內(nèi)部低熔點(diǎn)物質(zhì)熔化,或環(huán)境中的氧化性氣體滲透到晶界,形成易熔的氧化物共晶體。
過(guò)燒時(shí)局部晶界燒熔,并沿晶界出現(xiàn)小孔洞。過(guò)熱和過(guò)燒沒(méi)有嚴(yán)格的溫度界限,一般以晶粒出現(xiàn)氧化或低熔點(diǎn)相和熔化為特征來(lái)判斷過(guò)燒。
不管是過(guò)熱還是過(guò)燒,都使得緊固件產(chǎn)品性能降低,在使用中容易出現(xiàn)早期失效。
一般情況下,緊固件材料過(guò)熱可通過(guò)熱處理進(jìn)行性能的組織的恢復(fù),而過(guò)燒則只能報(bào)廢。
2、脫碳和氧化
鋼在加熱時(shí),表層的碳與介質(zhì)(或氣氛)中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發(fā)生反應(yīng),降低了表層碳濃度稱為脫碳,脫碳鋼淬火后表面硬度、疲勞強(qiáng)度及耐磨性降低,而且表面形成殘余拉應(yīng)力易形成表面網(wǎng)狀裂紋。
加熱時(shí),鋼表層的鐵及合金與元素與介質(zhì)(或氣氛)中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)生成氧化物膜的現(xiàn)象稱為氧化。
高溫(一般570度以上)工件氧化后尺寸精度和表面光亮度惡化,具有氧化膜的淬透性差的鋼件易出現(xiàn)淬火軟點(diǎn)。
為了防止氧化和減少脫碳的措施有:工件表面涂料,用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、采用保護(hù)氣氛加熱(如凈化后的惰性氣體、控制爐內(nèi)碳勢(shì))、火焰燃燒爐(使?fàn)t氣呈還原性)。
3、淬火裂紋
在熱處理調(diào)質(zhì)過(guò)程中,對(duì)于加熱介質(zhì)、加熱速度、加熱保溫時(shí)間等工藝參數(shù)的選擇,是保證不引起裂紋的主要因素。
一是,淬火前原材料有劃痕、凹坑、微細(xì)裂紋,淬火后擴(kuò)展,所取樣品為調(diào)質(zhì)后裂紋擴(kuò)展時(shí)的擴(kuò)展裂紋。
原材料入庫(kù)檢驗(yàn)時(shí)采用低倍放大鏡抽樣檢查,原材料入庫(kù)檢驗(yàn)時(shí)采用低倍放大鏡抽樣檢查。
二是,零件尺寸和形狀,淬火開(kāi)裂與工件的形狀有密切的關(guān)系,鋼件形狀影響淬火應(yīng)力的大小和分布。
工件上的缺口、尖角、溝槽、孔穴及斷面急劇變化的部位都是淬火內(nèi)應(yīng)力集中處,是斷裂的危險(xiǎn)部位。
設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí),應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。
三是,加熱或冷卻不當(dāng)
淬火加熱溫度愈高,淬裂傾向愈大,淬火加熱溫度愈高,淬裂傾向愈大。淬火溫度升高,加熱保溫時(shí)間延長(zhǎng),使奧氏體晶粒長(zhǎng)大,則淬火馬氏體粗化、脆化,斷裂強(qiáng)度降低,這是淬裂傾向增大的根本原因。
不容易發(fā)生淬裂的加熱爐是真空爐,容易產(chǎn)生淬火裂紋的低溫區(qū),在MS點(diǎn)溫度以下,在這個(gè)溫度區(qū)間發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變,體積膨脹,宏觀熱處理應(yīng)力,可能導(dǎo)致淬火裂紋,因此稱危險(xiǎn)區(qū)。
在危險(xiǎn)區(qū)應(yīng)當(dāng)盡量慢冷,以緩和淬火內(nèi)應(yīng)力。
4、零件內(nèi)部未淬透
汽車高強(qiáng)度緊固件要獲得具有良好力學(xué)性能的回火索氏體、回火托氏體組織,前提是淬火時(shí)要保證心部得到馬氏體組織,這與鋼的淬透性有密切關(guān)系。
不論是碳素鋼還是合金鋼,在完全淬透的情況下,緊固件經(jīng)高溫回火得到相同硬度的成品時(shí),它們的力學(xué)性能如強(qiáng)度、塑性和韌性等都差不多。
也就是說(shuō),45鋼和40Cr鋼都完全淬透并回火至同一硬度時(shí),它們的強(qiáng)度、塑性和韌性等大致相同,但是如果不完全淬透,即使回火后的硬度與淬透后回火的相同,其屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率和沖擊強(qiáng)度等都要低些,其降低程度隨淬透程度的減少而增大。
同一材質(zhì)的產(chǎn)品,當(dāng)截面大小不同時(shí),淬透性也不同,雖然采用同一調(diào)質(zhì)工藝,其力學(xué)性能卻不盡相同。
截面越大,淬透性也越差,力學(xué)性能也越差。
同時(shí),同樣材質(zhì)的原料,其化學(xué)成分允許在一定范圍內(nèi)波動(dòng),尤其是碳素鋼會(huì)因?yàn)楦麂搹S在冶煉技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)上有所區(qū)別而不同,采用相同工藝生產(chǎn)的成品必然存在性能差異。
淬火加熱溫度主要根據(jù)鋼的化學(xué)成分,結(jié)合具體工藝確定要保證淬火后體積分?jǐn)?shù)至少90%的組織為馬氏體,要有預(yù)熱措施,可采取以下100℃的溫度預(yù)熱,使淬火后組織均勻,馬氏體轉(zhuǎn)變充分,心部較少游離鐵素體或粒狀碳化物
5、氫脆現(xiàn)象
金相組織對(duì)鋼的氫敏感性影響很明顯。
回火馬氏體、上貝氏體(粗),下貝氏體(細(xì))、索氏體、珠光體、奧氏體對(duì)氫的敏感性依次降低。
回火馬氏體對(duì)氫脆的敏感性最強(qiáng),因此在熱處理時(shí)可通過(guò)調(diào)整熱處理工藝,減少回火馬氏體組織的生成。
汽車緊固件調(diào)質(zhì)熱處理是在高溫下進(jìn)行的。為了減少熱處理過(guò)程中表面氧化的生成,常常在加熱爐中加入保護(hù)氣氛。
如果保護(hù)氣氛中含有氫化合物,就有可能在熱處理過(guò)程中吸氫,增加緊固件氫脆風(fēng)險(xiǎn)。
另外,熱處理對(duì)電鍍后的驅(qū)氫效果密切相關(guān),淬火形成的殘余應(yīng)力對(duì)氫脆影響明顯。
殘余(拉)應(yīng)力消除得越充分,電鍍后驅(qū)氫的效果就越好,氫脆斷裂的閾值也就越高,這種情況在高強(qiáng)度螺栓的生產(chǎn)中表現(xiàn)的最明顯。
為防止產(chǎn)生氫脆,1000~1300MPa高強(qiáng)度緊固件必須在電鍍后驅(qū)氫。驅(qū)氫時(shí)將電鍍后的緊固件加熱到一定溫度并保持一段時(shí)間,使材料中的氫聚集形成氫分子而逸出。
驅(qū)氫不徹底主要有兩個(gè)的原因:一是沒(méi)有及時(shí)驅(qū)氫,二是驅(qū)氫時(shí)間過(guò)短。
高強(qiáng)度鋼在富氫氣氛中加熱時(shí)出現(xiàn)塑性和韌性降低的現(xiàn)象稱為氫脆。出現(xiàn)氫脆的工件通過(guò)除氫處理(如回火、時(shí)效等)也能消除氫脆,采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。
熱處理是高強(qiáng)度螺栓生產(chǎn)的關(guān)鍵工序,決定了螺栓的最終使用性能,可以使高強(qiáng)度緊固件具有一定強(qiáng)度、良好的塑性、韌性和低的缺口敏感性以及較高的抗彎強(qiáng)度。眾所周知,沒(méi)有化學(xué)成分,不成為材料; 但對(duì)材料來(lái)講,熱處理和化學(xué)成分一樣重要。
螺栓熱處理影響因素
為了使汽車緊固件滿足一定的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等綜合力學(xué)性能指標(biāo),通常需要對(duì)8.8級(jí)以上的高強(qiáng)度汽車緊固件進(jìn)行熱處理。
原材料化學(xué)成分、爐內(nèi)溫度、爐內(nèi)氣氛、熱處理時(shí)間、淬火介質(zhì)等因素都會(huì)對(duì)熱處理產(chǎn)生影響。
1、原材料的化學(xué)成分
汽車高強(qiáng)度緊固件用冷鐓鋼線材品種有碳素鋼和合金鋼。
除了高強(qiáng)度大六角頭螺栓,根據(jù)GB/T1231要求,對(duì)M30以下規(guī)格所用材料作了規(guī)定外,其他螺栓,無(wú)論是國(guó)標(biāo)還是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)均沒(méi)有明確規(guī)定應(yīng)采用的材質(zhì),只是指導(dǎo)性地指出需要添加的合金元素,
鋼的含碳量決定了其淬硬性。奧氏體中的含碳量越低,熱應(yīng)力相對(duì)于組織應(yīng)力就越大;反之,碳含量越高,組織應(yīng)力的作用就越大。
合金元素能顯著改善鋼的淬透性。若鋼的淬透性較好,工件易淬透,介質(zhì)冷速過(guò)快時(shí)容易出現(xiàn)淬火開(kāi)裂現(xiàn)象;若鋼的淬透性較差,工件不易淬硬,介質(zhì)冷速過(guò)慢時(shí),很容易出現(xiàn)軟點(diǎn)或硬度不足的現(xiàn)象。
2、淬火溫度
提高碳鋼和低合金鋼的淬火溫度。不僅會(huì)使熱應(yīng)力增加,而且由于淬透性增加,也會(huì)使組織應(yīng)力增加,最終增大變形開(kāi)裂的傾向。
過(guò)高的淬火溫度容易引起翹曲,對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的螺栓,在保證性能指標(biāo)的前提下,盡量采用較低的淬火溫度。
3、原始組織及殘余應(yīng)力
淬火前的原始組織也會(huì)對(duì)熱處理性能造成很大的影響,原始組織包括夾雜物等級(jí)、帶狀組織、原始晶粒度、成分偏析程度、游離碳化物質(zhì)點(diǎn)分布方向以及不同預(yù)備熱處理所得到的不同組織等等。
淬火前的殘余應(yīng)力大小及分布也會(huì)影響淬火后產(chǎn)品的性能,例如:機(jī)加工、鍛造、焊接、校直等均能產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
如果淬火前不進(jìn)行退火來(lái)消除,則變形開(kāi)裂的傾向就會(huì)增大。
螺栓在打頭、變形和搓絲過(guò)程中容易造成大的機(jī)加應(yīng)力,對(duì)于低合金螺栓(如 40Cr、40CrMo 等)一般采用熱打的方式,大規(guī)格的碳鋼螺栓(如35k、ML35 、35)則要求材料要有較好的加工性能。
如進(jìn)行退火處理。避免形成大的殘余應(yīng)力,最終導(dǎo)致變形開(kāi)裂。
4、介質(zhì)冷卻速度
冷卻速度越快,淬火內(nèi)應(yīng)力就越大,變形開(kāi)裂的傾向也越大,其中熱應(yīng)力主要決定于 Ms 以上的冷卻速度,而組織應(yīng)力主要取決于 Ms 點(diǎn)以下的冷卻速度。
介質(zhì)的冷卻能力主要取決于其物理特性。如粘度、熱容、潤(rùn)濕性等,但是溫度、攪拌和濃度(水基)等工藝參數(shù)對(duì)冷卻能力影響也很大,選擇不當(dāng),必然會(huì)造成熱處理缺陷。
針對(duì)碳鋼緊固件,大多數(shù)采用水基的淬火介質(zhì)。但是其比淬火油工藝參數(shù)多。對(duì)于工藝和操作人員的要求較高,使用過(guò)程中需做好維護(hù)和檢測(cè)。
常見(jiàn)的熱處理問(wèn)題
熱處理工藝中加熱只是其中一道工序,但是如果加熱過(guò)程中沒(méi)有得到合理工藝控制,則會(huì)出現(xiàn)一系列的問(wèn)題,甚至造成金屬材質(zhì)無(wú)法在正常使用。
螺栓熱處理缺陷,有很多種,如表面硬度不足、軟點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度不足、變形較大、淬火開(kāi)裂、表面氧化等。
其中,淬火開(kāi)裂是一種最為危險(xiǎn)最為常見(jiàn)的的熱處理缺陷,可直接造成了產(chǎn)品的報(bào)廢。
1、過(guò)熱過(guò)燒現(xiàn)象
墩鍛加熱溫度過(guò)高,局部易產(chǎn)生過(guò)熱,過(guò)熱時(shí)會(huì)導(dǎo)致材料晶粒粗大。
過(guò)熱是指金屬材料由于加熱溫度過(guò)高,或在規(guī)定的鍛造與熱處理溫度范圍內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),或由于熱效應(yīng)使溫度過(guò)高引起的晶粒粗大現(xiàn)象。
過(guò)燒是指加熱溫度過(guò)高或在高溫加熱區(qū)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),導(dǎo)致材料內(nèi)部低熔點(diǎn)物質(zhì)熔化,或環(huán)境中的氧化性氣體滲透到晶界,形成易熔的氧化物共晶體。
過(guò)燒時(shí)局部晶界燒熔,并沿晶界出現(xiàn)小孔洞。過(guò)熱和過(guò)燒沒(méi)有嚴(yán)格的溫度界限,一般以晶粒出現(xiàn)氧化或低熔點(diǎn)相和熔化為特征來(lái)判斷過(guò)燒。
不管是過(guò)熱還是過(guò)燒,都使得緊固件產(chǎn)品性能降低,在使用中容易出現(xiàn)早期失效。
一般情況下,緊固件材料過(guò)熱可通過(guò)熱處理進(jìn)行性能的組織的恢復(fù),而過(guò)燒則只能報(bào)廢。
2、脫碳和氧化
鋼在加熱時(shí),表層的碳與介質(zhì)(或氣氛)中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發(fā)生反應(yīng),降低了表層碳濃度稱為脫碳,脫碳鋼淬火后表面硬度、疲勞強(qiáng)度及耐磨性降低,而且表面形成殘余拉應(yīng)力易形成表面網(wǎng)狀裂紋。
加熱時(shí),鋼表層的鐵及合金與元素與介質(zhì)(或氣氛)中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)生成氧化物膜的現(xiàn)象稱為氧化。
高溫(一般570度以上)工件氧化后尺寸精度和表面光亮度惡化,具有氧化膜的淬透性差的鋼件易出現(xiàn)淬火軟點(diǎn)。
為了防止氧化和減少脫碳的措施有:工件表面涂料,用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、采用保護(hù)氣氛加熱(如凈化后的惰性氣體、控制爐內(nèi)碳勢(shì))、火焰燃燒爐(使?fàn)t氣呈還原性)。
3、淬火裂紋
在熱處理調(diào)質(zhì)過(guò)程中,對(duì)于加熱介質(zhì)、加熱速度、加熱保溫時(shí)間等工藝參數(shù)的選擇,是保證不引起裂紋的主要因素。
一是,淬火前原材料有劃痕、凹坑、微細(xì)裂紋,淬火后擴(kuò)展,所取樣品為調(diào)質(zhì)后裂紋擴(kuò)展時(shí)的擴(kuò)展裂紋。
原材料入庫(kù)檢驗(yàn)時(shí)采用低倍放大鏡抽樣檢查,原材料入庫(kù)檢驗(yàn)時(shí)采用低倍放大鏡抽樣檢查。
二是,零件尺寸和形狀,淬火開(kāi)裂與工件的形狀有密切的關(guān)系,鋼件形狀影響淬火應(yīng)力的大小和分布。
工件上的缺口、尖角、溝槽、孔穴及斷面急劇變化的部位都是淬火內(nèi)應(yīng)力集中處,是斷裂的危險(xiǎn)部位。
設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí),應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。
三是,加熱或冷卻不當(dāng)
淬火加熱溫度愈高,淬裂傾向愈大,淬火加熱溫度愈高,淬裂傾向愈大。淬火溫度升高,加熱保溫時(shí)間延長(zhǎng),使奧氏體晶粒長(zhǎng)大,則淬火馬氏體粗化、脆化,斷裂強(qiáng)度降低,這是淬裂傾向增大的根本原因。
不容易發(fā)生淬裂的加熱爐是真空爐,容易產(chǎn)生淬火裂紋的低溫區(qū),在MS點(diǎn)溫度以下,在這個(gè)溫度區(qū)間發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變,體積膨脹,宏觀熱處理應(yīng)力,可能導(dǎo)致淬火裂紋,因此稱危險(xiǎn)區(qū)。
在危險(xiǎn)區(qū)應(yīng)當(dāng)盡量慢冷,以緩和淬火內(nèi)應(yīng)力。
4、零件內(nèi)部未淬透
汽車高強(qiáng)度緊固件要獲得具有良好力學(xué)性能的回火索氏體、回火托氏體組織,前提是淬火時(shí)要保證心部得到馬氏體組織,這與鋼的淬透性有密切關(guān)系。
不論是碳素鋼還是合金鋼,在完全淬透的情況下,緊固件經(jīng)高溫回火得到相同硬度的成品時(shí),它們的力學(xué)性能如強(qiáng)度、塑性和韌性等都差不多。
也就是說(shuō),45鋼和40Cr鋼都完全淬透并回火至同一硬度時(shí),它們的強(qiáng)度、塑性和韌性等大致相同,但是如果不完全淬透,即使回火后的硬度與淬透后回火的相同,其屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率和沖擊強(qiáng)度等都要低些,其降低程度隨淬透程度的減少而增大。
同一材質(zhì)的產(chǎn)品,當(dāng)截面大小不同時(shí),淬透性也不同,雖然采用同一調(diào)質(zhì)工藝,其力學(xué)性能卻不盡相同。
截面越大,淬透性也越差,力學(xué)性能也越差。
同時(shí),同樣材質(zhì)的原料,其化學(xué)成分允許在一定范圍內(nèi)波動(dòng),尤其是碳素鋼會(huì)因?yàn)楦麂搹S在冶煉技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)上有所區(qū)別而不同,采用相同工藝生產(chǎn)的成品必然存在性能差異。
淬火加熱溫度主要根據(jù)鋼的化學(xué)成分,結(jié)合具體工藝確定要保證淬火后體積分?jǐn)?shù)至少90%的組織為馬氏體,要有預(yù)熱措施,可采取以下100℃的溫度預(yù)熱,使淬火后組織均勻,馬氏體轉(zhuǎn)變充分,心部較少游離鐵素體或粒狀碳化物
5、氫脆現(xiàn)象
金相組織對(duì)鋼的氫敏感性影響很明顯。
回火馬氏體、上貝氏體(粗),下貝氏體(細(xì))、索氏體、珠光體、奧氏體對(duì)氫的敏感性依次降低。
回火馬氏體對(duì)氫脆的敏感性最強(qiáng),因此在熱處理時(shí)可通過(guò)調(diào)整熱處理工藝,減少回火馬氏體組織的生成。
汽車緊固件調(diào)質(zhì)熱處理是在高溫下進(jìn)行的。為了減少熱處理過(guò)程中表面氧化的生成,常常在加熱爐中加入保護(hù)氣氛。
如果保護(hù)氣氛中含有氫化合物,就有可能在熱處理過(guò)程中吸氫,增加緊固件氫脆風(fēng)險(xiǎn)。
另外,熱處理對(duì)電鍍后的驅(qū)氫效果密切相關(guān),淬火形成的殘余應(yīng)力對(duì)氫脆影響明顯。
殘余(拉)應(yīng)力消除得越充分,電鍍后驅(qū)氫的效果就越好,氫脆斷裂的閾值也就越高,這種情況在高強(qiáng)度螺栓的生產(chǎn)中表現(xiàn)的最明顯。
為防止產(chǎn)生氫脆,1000~1300MPa高強(qiáng)度緊固件必須在電鍍后驅(qū)氫。驅(qū)氫時(shí)將電鍍后的緊固件加熱到一定溫度并保持一段時(shí)間,使材料中的氫聚集形成氫分子而逸出。
驅(qū)氫不徹底主要有兩個(gè)的原因:一是沒(méi)有及時(shí)驅(qū)氫,二是驅(qū)氫時(shí)間過(guò)短。
高強(qiáng)度鋼在富氫氣氛中加熱時(shí)出現(xiàn)塑性和韌性降低的現(xiàn)象稱為氫脆。出現(xiàn)氫脆的工件通過(guò)除氫處理(如回火、時(shí)效等)也能消除氫脆,采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。