带孔零件的热处理变形分析

发布者: 发布时间:2017/7/5 11:37:26 阅读:次 【字体:

   带孔零件的热处理变形分析

  孔径的胀缩是热处理中较复杂的问题之一,因为它难以用机械方法矫正。在孔径胀大超过公差时,零件的磨削精加工将无能为力。复杂孔型的变形更给机加工上带来极大困难,甚至会使费了很多工时加工出来的零件报废。

  带孔件的孔径,在淬火时变形的基本规律是:热应力引起孔径缩小而组织应力以及组织转变时的体积变化引起孔径胀大。

  我国许多工厂有着丰富的利用热应力缩孔的经验。将带孔件低于临界点加热后急冷,可显著缩小内孔,孔径越小,厚度越大时,缩小效果越好,冷却速度越快时,缩小效果也越好。另外为了强化缩孔作用,可使夹板夹住工件急冷,使外表面冷却速度大大地快于内表面,缩孔效果更好。此法可用来修复孔径已胀大的零件,也可用来抵消零件淬火时孔径胀大的倾向。热应力使孔径收缩的原因,在于冷却第一阶段外层热收缩给内孔部分以压力,使内孔发生塑性变形而缩小。

  组织应力产生的胀大作用由以下两方面引起:在内外都形成马氏体的情况下,外层先形成时给内孔以张力,使其发生塑性变形而扩大,与上述热应力方向正好相反,因此得到相反的效果;在外层形成马氏体而内孔部分未形成,或是内孔形成而外层未形成,都由于部分马氏体的形成引起整个工件的胀大。零件薄的环状工件内外差不多同时形成马氏体,从组织应力上讲是很小的,但从淬火前后体积变化来讲则是很大的(周围长度增加很多)。这种工件往往是胀大量最多的。所以带孔零件只要有马氏体形成,就增加了孔胀的因素。

  成功的经验是:

  40Cr钢直径90mm的齿轮,淬火时硬度较易达到,但往往发生内孔胀大。一般认为等温淬火(形成贝氏体)变形小,此件处理情况说明碱浴的分级淬火(形成马氏体)对防止内孔胀大是有效的,而等温淬火对40Cr钢这类零件来说,并不是防止内孔胀大的有效方法。与上述齿轮轴相反,防止内孔胀大时采用碱浴(急冷)比采用油淬(缓冷)具有更好的效果。

  为什么淬入碱浴的孔不胀大呢?从高温区冷却速度来看,碱浴最大,从低温区来看,碱浴分级后的空冷比油冷要小,即碱浴淬火比其他两种介质产生热应力大。可见碱浴淬火克服胀大的缺陷,主要是利用较大的热应力缩孔作用抵消了组织转变引起的孔胀。在生产中避免孔胀的基本方法是加大高温区的冷却不均匀性,使内外层冷却速度差增大。对于薄的环状件,可用夹板夹持淬入冷却剂,这就使原来因工件薄而内外层冷却差别较小的情况变为外层快,内层慢的冷却情况。在使用时应注意此种方法在钢淬透性较低而内孔又要求较高硬度的情况下是不能保证内孔硬化的。

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