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  熱處理過(guò)程中加熱是方式之一,在這個(gè)過(guò)程中因?yàn)榧訜岵划?dāng)可能造成以下缺陷:
    ①由于介質(zhì)影響使坯料外層組織化學(xué)狀態(tài)變化而引起的缺陷,如氧化、脫碳、增碳和滲硫、滲銅等。
    ②由內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的異常變化引起的缺陷,如過(guò)熱、過(guò)燒和未熱透等。
    ③由于溫度在坯料內(nèi)部分布不均,引起內(nèi)應(yīng)力(如溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力)過(guò)大而產(chǎn)生的坯料開裂等。下面介紹其中幾種常見的缺陷,其余的可見有關(guān)的實(shí)例。
    1.脫碳
    脫碳是指金屬在高溫下表層的碳被氧化,使得表層的含碳量較內(nèi)部有明顯降低的現(xiàn)象。
    脫碳層的深度與鋼的成分、爐氣的成分、溫度和在此溫度下的保溫時(shí)間有關(guān)。采用氧化性氣氛加熱易發(fā)生脫碳,高碳鋼易脫碳,含硅量多的鋼也易脫碳。
    脫碳使零件的強(qiáng)度和疲勞性能下降,磨損抗力減弱,見實(shí)例14、刀。關(guān)于脫碳的詳細(xì)介紹見第三章第一節(jié)。
    2.增碳
    經(jīng)油爐加熱的鍛件,常常在表面或部分表面發(fā)生增碳現(xiàn)象。有時(shí)增碳層厚度達(dá)1.5~1.6mm,增碳層的含碳量達(dá)1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右,局部點(diǎn)含碳量甚至超過(guò)2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),出現(xiàn)萊氏體組織。
    這主要是在油爐加熱的情況下,當(dāng)坯料的位置靠近油爐噴嘴或者就在兩個(gè)噴嘴交叉噴射燃油的區(qū)域內(nèi)時(shí),由于油和空氣混合得不太好,因而燃燒不完全,結(jié)果在坯料的表面形成還原性的滲碳?xì)夥?從而產(chǎn)生表面增碳的效果,見實(shí)例12、13。
    增碳使鍛件的機(jī)械加工性能變壞,切削時(shí)易打刀。
    3.過(guò)熱
    過(guò)熱是指金屬坯料的加熱溫度過(guò)高,或在規(guī)定的鍛造與熱處理溫度范圍內(nèi)停留時(shí)間太長(zhǎng),或由于熱效應(yīng)使溫升過(guò)高而引起的晶粒粗大現(xiàn)象。
    碳鋼(亞共析或過(guò)共析鋼)過(guò)熱之后往往出現(xiàn)魏氏組織。馬氏體鋼過(guò)熱之后,往往出現(xiàn)晶內(nèi)織構(gòu),工模具鋼往往以一次碳化物角狀化為特征判定過(guò)熱組織。鈦合金過(guò)熱后,出現(xiàn)明顯的β相晶界和平直細(xì)長(zhǎng)的魏氏組織。合金鋼過(guò)熱后的斷口會(huì)出現(xiàn)石狀斷口或條狀斷口。過(guò)熱組織,由于晶粒粗大,將引起力學(xué)性能降低,尤其是沖擊韌度。
    一般過(guò)熱的結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過(guò)正常熱處理(正火、淬火)之后,組織可以改善,性能也隨之恢復(fù),這種過(guò)熱常被稱之為不穩(wěn)定過(guò)熱;而合金結(jié)構(gòu)鋼的嚴(yán)重過(guò)熱經(jīng)一般的正火(包括高溫正火)、退火或淬火處理后,過(guò)熱組織不能完全消除,這種過(guò)熱常被稱之為穩(wěn)定過(guò)熱。
    關(guān)于過(guò)熱的詳細(xì)介紹見第三章第三節(jié)和實(shí)例8、9、10、15、16、55、88、90、92。
    4.過(guò)燒
    過(guò)燒是指金屬坯料的加熱溫度過(guò)高或在高溫加熱區(qū)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),爐中的氧及其它氧化性氣體滲透到金屬晶粒間的空隙,并與鐵、硫、碳等氧化,形成了易熔的氧化物的共晶體,破壞了晶粒間的聯(lián)系,使材料的塑性急劇降低。過(guò)燒嚴(yán)重的金屬,撤粗時(shí)輕輕一擊就裂,拔長(zhǎng)時(shí)將在過(guò)燒處出現(xiàn)橫向裂紋。
    過(guò)燒與過(guò)熱沒(méi)有嚴(yán)格的溫度界線。一般以晶粒出現(xiàn)氧化及熔化為特征來(lái)判斷過(guò)燒。對(duì)碳鋼來(lái)說(shuō),過(guò)燒時(shí)晶界熔化、嚴(yán)重氧化工模具鋼(高速鋼、Cr12型鋼等)過(guò)燒時(shí),晶界因熔化而出現(xiàn)魚骨狀萊氏體。鋁合金過(guò)燒時(shí)出現(xiàn)晶界熔化三角區(qū)和復(fù)熔球等。鍛件過(guò)燒后,往往無(wú)法挽救,只好報(bào)廢,見實(shí)例17、18、50、65、66。
    5.加熱裂紋
    在加熱截面尺寸大的大鋼錠和導(dǎo)熱性差的高合金鋼和高溫合金坯料時(shí),如果低溫階段加熱速度過(guò)快,則坯料因內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。加之此時(shí)坯料由于溫度低而塑性較差,若熱應(yīng)力的數(shù)值超過(guò)坯料的強(qiáng)度極限,就會(huì)產(chǎn)生由中心向四周呈輻射狀的加熱裂紋,使整個(gè)斷面裂開,見實(shí)例49。
    6.銅脆
    銅脆在鍛件表面上呈龜裂狀。高倍觀察時(shí),有淡黃色的銅(或銅的固溶體)沿晶界分布。
    坯料加熱時(shí),如爐內(nèi)殘存氧化銅屑,在高溫下氧化鋼還原為自由銅,熔融的鋼原子沿奧氏體晶界擴(kuò)展,削弱了晶粒間的聯(lián)系。另外,鋼中含銅量較高[>2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))]時(shí),如在氧化性氣氛中加熱,在氧化鐵皮下形成富銅層,也引起鋼脆。

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