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      熱處理:平衡的藝術
      發布時間:2020-09-04   作者:濰坊豐東   已閱讀:339次
      熱處理的定義就是通過溫度的變化改變工件內部顯微組織,進而獲得理想性能的工藝,而工件的性能往往多種多樣,有些性能還存在彼此之間的矛盾關系。例如我們經常遇到的強度和韌性,在一定范圍內存在此消彼長的關系。因此,我們從教科書中得到的專業啟蒙教育就是,如何借助于熱處理工藝獲得良好的強韌性搭配。
      一、齒輪類零件的平衡關系
      就齒輪類零件而言,基于其復雜的受力狀態,強度和韌性無疑是最基本、最重要的性能,我們在要求輪齒表面具有高硬度、高疲勞強度的同時,還應該具備良好的沖擊韌性,尤其是對于承受沖擊載荷的越野車輛、工程機械齒輪,以及自然條件和載荷多變的風電齒輪等。因此,我們將&ldquo;剛柔并濟、內外兼修&rdquo;作為齒輪熱處理的最高境界。
      要接近或趨向于上述目標,需要斟酌的因素,或者說要處理的平衡關系很多,其中包括:
      (1)表面硬度的確定
      根據表面耐磨性、脆性甚至磨削性能的要求,大部分齒輪的表面硬度控制在58~62HRC的范圍。
      (2)心部硬度的選擇
      有研究表明,齒輪心部硬度處于38HRC附近時,具有最好的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度,在確定心部硬度范圍時,還需平衡齒輪模數、材料淬透性以及變性傾向的關系。
      (3)硬化層深度的確定
      目前一般取15%~25%Mn作為有效硬化層深度,這里需要掌握的一個平衡關系,就是節圓位置與齒根位置的硬化層匹配關系。為了避免兩處的硬化層深度相差懸殊,有些企業標準中明確規定,齒根拐角處硬化層深度不得低于節圓初深度的70%。如美國EATON公司就明確規定,有效硬化層以輪齒節圓為準,允許齒根比節圓處最多淺30%。
      (4)表層中殘留奧氏體數量的問題
      殘留奧氏體作為亞穩組織不僅影響表面硬度,也存在著由于后續轉變而影響工件尺寸和形狀變化的問題,因此,某些精密零件就有通過深冷處理而減少或消除殘留奧氏體的要求。但是殘留奧氏體組織并非一無是處,它在吸收內應力能量,阻滯微裂紋擴展,提高斷裂韌性方面的積極作用也是明確的,因此,有專家建議,將齒輪表層的殘留奧氏體量控制在16%~19%的水平。
      國外殘留奧氏體與馬氏體組織是分別要求的,而且往往只有殘留奧氏體的要求,并無馬氏體的要求。殘留奧氏體級別用百分比來表示,對于汽車、工程機械齒輪來說,殘留奧氏體量應低于20%,相當于國內標準的3級,也有要求低于10%的情況,相當于國內標準的2級。
      (5)低溫回火處理
      滲碳淬火后低溫回火處理非常重要,稍有不慎,就會前功盡棄。常規回火溫度為180~200℃,但是由于擔心表面硬度等不達標,國內齒輪廠家普遍采用較低的回火溫度,有的已經低于160℃。
      較低的溫度如果再加上保溫時間不夠,就難以消除硬化層內的殘留應力,這樣的齒輪往往是硬度有余,而韌性不足,在以后服役條件下容易出現斷齒、崩角等嚴重質量事故,有的齒輪軸在校直時就出現裂紋。
      事實上,回火時雖然馬氏體中析出的碳化物造成硬度下降,但與此同時殘留奧氏體會轉變成新的馬氏體或貝氏體,同時增加表面壓應力,表面硬度未必有明顯降低。有人統計,200℃和230℃回火,無論是在表面硬度、硬化層強度,還是表面壓應力方面都不會是質的變化。相反,在硬度相近的情況下,經過略高溫度回火的零件,沖擊韌性更佳,這與調質時所謂高淬高回能得到更佳綜合力學性能的道理是一樣的。
      同高空走鋼絲一樣,熱處理過程充滿變數、風險和挑戰,經常是多因一果,把握平衡非常重要,如果顧此失彼,避重就輕,往往會因為失衡而導致不理想的結果,甚至滿盤皆輸。
      熱處理技術人員經常遇到的難題就是處理各種復雜的關系,如原材料與工藝,工藝與設備,內在質量與外在質量,熱加工與冷加工等,分析主要矛盾,利用現有條件,達到理想結果,體現著熱處理技術人員的智慧與經驗。
      材料熱處理作為一項工程技術,既有科學的一面,又有藝術的屬性,也許這正是這個專業的魅力所在。



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      濰坊豐東熱處理有限公司是豐東股份(A股代碼:002530)在山東的控股子公司,是從事商業熱處理加工、熱處理檢測服務、熱處理技術咨詢的專業公司。公司于2016年通過TS16949質量體系認證,始終秉承“幫助客戶成功”的經營理念,真誠服務于航空、機車、汽車、工程機械和石油機械等零部件制造企業。 商業熱處理加工: 目前公司擁有各類熱處理生產設備30余臺套,年熱處理量2萬余噸,可為客戶提供等離子熱處理(離子滲氮)、化學熱處理(滲碳、滲氮、碳氮共滲)、真空熱處理、常規熱處理(含深冷處理)等四大領域的熱處理加工服務。 熱處理檢測服務: 公司檢測室配備了數臺先進的檢測儀器及輔助設備···


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