锻件渗碳后淬火、回火质量控制

       锻件渗碳后,形成了表层高碳、心部低碳的工件,为了得到所需的性能,还要进行淬火和回火。根据锻件的成分、形状和力学性能的要求不同,渗碳后可采用不同的淬火方法,由于渗碳主要是提高锻件的硬度及耐磨性,所以渗碳淬火后, 均采用低温回火。必须指出,无论采用哪种渗碳后的淬火方法,都必须采取措施防止渗碳后氧化与脱碳。

       1.直接淬火

       预冷的目的是为了减小淬火热应力,并使表面高碳奥氏体在预冷过程中析出部分碳化物,减少渗层中的残留奥氏体,以提高锻件表面硬度和疲劳强度。预冷温度一般取略高于心部成分的点,使心部不析出大量的铁素体,以保证心部强度。直接淬火的优点是减少加热和冷却的次数,节能,生产效率高,还可减少淬火变形与表层氧化脱碳。但预冷直接淬火只适用于由本质细晶粒钢制成的工件。

       2.一次淬火

       一次淬火是锻件渗碳后随炉冷却或出炉坑冷或空冷到室温,然后重新加热淬火的工艺。重新淬火的加热温度应根据锻件性能要求来确定。对心部强度要求较高的工件,淬火加热温度应选在略高于心部的点,目的是细化心部晶粒,心部不出现游离铁素体,表层不出现网状渗碳体。但这一加热温度对表面渗层来说,先共析渗碳体已溶入奥氏体中,淬火后会导致残留奥氏体增多,硬度降低。对心部强度要求不高,而表面要求有较高的硬度及耐磨性时,淬火温度可选在约为820-850℃,这样可以同时兼顾表层及心部组织、性能要求。与合金钢相比,碳钢容易过热,因此它的淬火温度要选得稍低一些。


锻件


       对20Cr2Ni4和18Cr2Ni4W等高合金渗碳钢制成的锻件,若渗碳后直接淬火,渗层将保留有大量的残留奥氏体。为了减少残留奥氏体量,提高渗碳层的表面硬度,通常在一次淬火加热前进行高温回火,使残留奥氏体发生分解,碳化物充分析出和聚集。

       一次淬火的优点是工序较简单,便于操作,质量易于控制。但只能侧重提高心部或侧重改善表面性能,难以同时满足两者的要求。该方法适用于固体渗碳的锻件以及气体、液体渗碳的本质粗晶粒钢制成的工件,或某些不宜于直接淬火的锻件,以及设备条件不允许直接淬火的工件。渗碳后需要机械加工的工件也采用该方法。

       3. 二次淬火

       第一次淬火是为了细化心部组织和消除表层网状碳化物,因此加热温度应选在心部的以上30-50℃。第二次淬火是为了改善渗碳层的组织和性能,使其获得细针状马氏体和均匀分布的未溶碳化物颗粒,通常加热到750-800℃。

       二次淬火的优点是表层和心部都能得到较满意的组织和性能。但缺点是锻件经两次高温加热后畸变较严重,渗碳层易发生部分脱碳、氧化,生产周期长及成本高。故一般很少使用,只对粗晶粒钢和使用性能要求很高的锻件才用这种方法。



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