概述热处理缺陷产生的原因及各种热处理工艺常见缺陷
热处理缺陷产生的原因是多方面的,概括起来可分为热处理前、热处理中、热处理后三方面的原因。
热处理前可能因设计不良、原材料或毛坯缺陷等原因,热处理时产生或扩展成热处理缺陷,其责任不在热处理。零件设计中可能因选材料不当、热处理技术要求不当、断面急剧变化、锐角过渡、打标记处应力集中等不合各种加工工序缺陷,在热处理时也可导致热处理缺陷。可能导致热处理缺陷的原材料缺陷有化学成分波动和不均匀、杂质元素偏多、严重偏析、非金属夹杂物、疏松、带状组织、折痕、发纹、白点、微裂纹、氧化脱碳、划痕等;可能导致热处理缺陷的铸造、锻造、焊接、机械加工的缺陷主要人裂纹、组织不良、外观缺陷等。
热处理后,因后续加工工序不当或作用不当,还可能产生与热处理有联系的缺陷,这些缺陷的责任不完全在热处理。后续加工工序不当可能产生的与热处理有关的缺陷有:磨削裂纹、磨削烧伤,磨削淬火、电火花加工裂纹、电镀或酸洗脆性等;使用不当可能产生与热处理有关的缺陷有:应力集中过大产生裂纹、使用温度过高产生热裂或变形、修补裂纹等。
热处理中产生的缺陷的原因可能有工艺不当、操作不当、设备和环境条件不合适等。各种热处理工艺,由于加热、冷却条件不同,产生的缺陷也不完全相同,主要热处理工艺常见缺陷如表1所示。
表1 各种热工艺常见缺陷
热处理类型 热处理工艺 常见缺陷
整体热处理 退火与正火 软化不充分,退火脆性,渗碳体石墨化,氧化,脱碳,过热,过烧,魏氏组织,网状碳化物,球化组织不良,萘状断口、石状断口、反常组织
淬火 淬火裂纹,淬火变形,硬化不充分,软点,氧化,脱碳,过热,过烧,鳞状断口,表面腐蚀,放置裂纹,放置变形
回火 淬火裂纹,回火脆性,回火变形,性能不合格,表面腐蚀,残余应力过大
冷处理 冷处理裂纹,冷处理变形,冷处理不充分
化学热处理 渗碳与碳氮共渗 渗碳过度,反常组织,渗碳不均匀,内氧化,剥落,表面硬度不足,表面碳化物不合格,心部组织不合格,渗碳层浓度不足,心部硬度不合格,表面硬度不足,表面脱碳
渗氮与氮碳共渗 白层,剥落,渗层硬度低及软点,渗层深度不足,渗层网状或肪冲组织,变形、心部硬度低,渗层脆性,耐蚀性差,表面氧化
渗金属 渗层过厚或不足,漏渗,渗层损伤,氧化,腐蚀,渗层分层,鼓包
表面热处理 感应加热 变形,裂纹,表面硬度过高、过低、不均,硬化层不足,烧伤,晶粒粗化(过热),螺旋状回火带
火焰加热 变形,裂纹,过热,过烧,表面硬度不合格,硬化层深度不足
特种热处理 真空热处理 表面合金元素贫化、表面增碳或增氮、表面不光亮、淬火硬度不足、表面晶粒长大、粘连
保护热处理 表面增碳或增氮、表面不光亮、氢脆、表面腐蚀、氧化、脱碳
有色金属合金热处理 铝合金热处理 高温氧化,起泡、包铝板铜扩散、腐蚀或耐蚀性能降低、力学性能不合格、过烧、翘曲、裂纹、粗大晶粒
镁合金热处理 熔孔、表面氧化、晶粒畸形长大、化学氧化着色不良、变形、力学性能不合格钛合金热处理 渗氢、表面氧化色、过热、过烧、力学性能不合格
铜合金热处理 黑斑点、黄铜脱锌、纯铜氢脆、铍青铜淬火失色、粘连、淬火硬度不足、硬度不均匀、过热、过烧
高温合金热处理 晶间氧化、表面成分变化、腐蚀点和腐蚀抗、粗大晶粒或混合晶粒、氧化剥落、翘曲、裂纹、过热、过烧、硬度不合格、力学性能不合格综上所述,热处理缺陷种类繁多,产生的原因多种多样,因此,为了防止热处理缺陷发生,要从与热处理有关的多方面着手解决,对热处理前、热处理中、热处理后各个相关环节进行控制,这就是要对热处理全过程进行全面质量控制。此外,还要加强对热处理缺陷研究,深入研究各种热处理缺陷产生的机理、新型热处理工艺缺陷性质,探讨减少和避免热处理缺陷新措施及补救方法。
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