渗碳压淬件常见问题及分析
- 格式:ppt
- 大小:1.12 MB
- 文档页数:20
齿轮渗碳后淬火的质量分析摘要:通过对齿轮渗碳淬火后出现质量问题的分析和处理,论述了齿轮淬火产生缺陷的原因,提出了控制淬火过程和合理选用淬火介质应该注意的一些问题。
1 齿轮渗碳淬火常见质量问题(1)淬火后硬度不足、硬度分布不均匀、硬化深度不够;(2)淬火后心部硬度过高;(3)淬火变形超差;(4)淬火开裂;(5)油淬后表面光亮度不够。
这类质量问题的出现往往与齿轮的材质、前处理、淬火加热、渗碳碳势和淬火冷却有关。
在排除材质、前处理和加热渗碳中的问题后,淬火介质及相关技术的作用就特别突出了。
近年来国外对淬火冷却问题的研究证明,它是提高热处理质量最值得注意的问题。
渗碳齿轮淬火常用油作冷却介质。
因此,下面将首先分析齿轮淬火产生质量问题与淬火介质特性和用法的关系,并指出了淬火介质冷却速度的特点。
最后介绍了常用淬火介质的特点和选用时的注意事项。
1.1 硬度不足与硬化层深度不够淬火冷却速度偏低是造成齿轮淬火硬度不足、硬度不均和硬化深度不够的原因,冷却偏低又可以分为高温阶段冷速不足、中低温阶段冷速不足以及低温阶段冷速不足等情况。
如对于中小齿轮,淬火硬度不足往往是中高温阶段冷速不足所致,而模数大的齿轮要求较深淬硬层时,提高低温冷却速度就非常必要了。
对于淬火用油,一般说,油的蒸气膜阶段短、中温冷速快、低温冷却速度快,往往能获得高而且均匀的淬火硬度和足够的淬硬深度。
工件装挂方式对淬火冷却效果也有明显影响。
要使淬火油流动通畅,并配备和使用好搅拌装置,才能得到更好的冷却效果。
提高淬火介质的低温冷却速度,可以增大淬硬层深度。
在渗层碳浓度分布相同的情况下,采用低温冷却速度高的淬火油,往往获得更深的淬火硬化层,因此,采用冷却速度快的淬火油,缩短渗碳时间,也能获得要求的淬硬层深度。
要求的渗碳淬硬层深度越大,这种方法缩短渗碳时间的效果越明显。
1.2 淬火后心部硬度过高这类问题主要与原材料淬透性、所选淬火油冷速过快或其低温冷却速度过高有关。
大型齿轮渗碳淬火变形原因及控制摘要: 本文主要从影响大型齿轮渗碳淬火变形的几个方面入手,分析其产生的原因,并采取相应措施,通过良好的设计及机加工与热处理工序间的相互配合,采用合理的工艺,从而使工件产生变形的应力减少,以减少热处理变形,提高工件的质量。
关键词大型齿轮变形控制渗碳淬火1 引言大型齿轮渗碳淬火的变形直接关系到齿轮强度、精度等质量指标。
对于渗碳淬火的齿轮,特别是大型齿轮,其变形量很大,且难以控制。
较大的变形不仅会使磨齿加工的磨量增加,成本提高,而且影响齿轮制造精度,降低承载能力,最终寿命也会大大下降。
大型齿轮渗碳淬火热处理变形主要是由于工件在机加工时产生的残余应力,热处理过程中产生的热应力和组织应力以及工件自重变形等共同作用而产生的。
影响齿轮渗碳淬火变形的因素很多,包括齿轮的几何形状、原材料及冶金质量、锻造和机加工的残余应力、装料方式和热处理工艺及设备等诸方面。
掌握变形规律,减少齿轮渗碳淬火变形,能够提高齿轮的承载能力和使用寿命,对缩短制造周期,降低生产成本也都具有重要意义。
2 大型齿轮渗碳淬火变形规律对大型齿轮质量和寿命影响最大的变形来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等。
一般说来,变形趋势如下:2.1 大型齿轮变形规律:大型齿轮渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势,且上下不均匀呈锥形;径长比(齿轮外径/齿宽)越大,外径胀大量越大。
碳浓度失控偏高时,齿轮外径呈收缩趋势。
2.2 大型齿轮轴变形规律:齿顶圆外径呈明显收缩趋势,但一根齿轴的齿宽方向上,中间呈缩小,两端略有胀大2.3 齿圈变形规律:大型齿圈经渗碳淬火后,其外径均胀大,齿宽大小不同时,齿宽方向呈锥形或腰鼓形。
3 渗碳淬火齿轮变形原因3.1 渗碳件变形的实质渗碳的低碳钢,原始相结构是由铁素体和少量珠光体组成,铁素体量约占整个体积的80%。
当加热至AC1以上温度时,珠光体转变为奥氏体,900℃铁素体全部转变为奥氏体。
920—940℃渗碳时,零件表面奥氏体区碳浓度增加至0.6—1.2%,这部分碳浓度高的奥氏体冷至600—650℃才开始向珠光体、索氏体转变,而心部区的低碳奥氏体在900℃即开始分解为铁素体,冷至550℃左右全部转变完成。
渗碳缺陷产生原因及解决方法渗碳层出现大块状或网状碳化物缺陷产生原因:1.滴注式渗碳,滴量过大。
2.控制气氛渗碳,富化气太多。
3.液体渗碳,盐浴氰根含量过高。
4.渗碳层出炉空冷,冷速太慢。
对策:1.降低表面碳浓度,扩散期内减少滴量和适当提高扩散期湿度,也可适当减少渗碳期滴量。
2.减少固体渗碳的催碳剂。
3.减少液体渗碳的氰根含量。
4.夏天室温太高,渗后空冷件可吹风助冷。
5.提高淬火加热温度50~80ºC并适当延长保温时间。
6.两次淬火或正火+淬火,也可正火+高温回火,然后淬火回火。
渗层出现大量残余奥氏体缺陷产生原因:1.奥氏体较稳定,奥氏体中碳及合金元素的含量较高。
2.回火不及时,奥氏体热稳定化。
3.回火后冷却太慢。
对策:1.表面碳浓度不宜太高。
2.降低直接淬火或重新加热淬火温度,控制心部铁素体的级别≤3级。
3.低温回火后快冷。
4.可以重新加热淬火,冷处理,也可高温回火后重新淬火。
表面脱碳缺陷产生原因:1.气体渗碳后期,炉气碳势低。
2.固体渗碳后,冷却速度过慢。
3.渗碳后空冷时间过长。
4.在冷却井中无保护冷却。
5.空气炉加热淬火无保护气体。
6.盐浴炉加热淬火,盐浴脱氧不彻底。
对策:1.在碳势适宜的介质中补渗。
2.淬火后作喷丸处理。
3.磨削余量,较大件允许有一定脱碳层(≤0.02mm)。
渗碳层淬火后出现屈氏体组织(黑色组织)缺陷产生原因:渗碳介质中含氧量较高:氧扩散到晶界形成Cr、Mn、Si的氧化物,使合金元素贫化,使淬透性降低.对策:1.控制炉气介质成分,降低含氧量。
2.用喷丸可以进行补救。
3.提高淬火介质冷却能力。
心部铁素体过多,使硬度不足缺陷产生原因:1.淬火温度低。
2.重新加热淬火保温时间不足,淬火冷速不够。
3.心部有未溶铁素体。
4.心部有奥氏体分解产物。
对策:1.按正常工艺重新加热淬火。
2.适当提高淬火温度延长保温时间。
渗碳层深度不足缺陷产生原因:1.炉温低、保温时间短。
2.渗剂浓度低。
渗碳淬火裂纹的特征
渗碳淬火裂纹是一种常见的金属热处理缺陷,它在工业生产中造成了许多问题。
渗碳淬火裂纹是指在渗碳淬火过程中,金属材料表面出现的裂纹。
这种裂纹通常呈现出一定的形态特征,以及与渗碳淬火过程相关的特定位置。
渗碳淬火裂纹的特征之一是其位置分布的特殊性。
这些裂纹通常出现在金属材料的表面或近表面区域,而不是内部。
这是因为渗碳淬火过程中,表面的渗碳层与内部材料的差异导致了内外应力的不平衡,从而导致了裂纹的形成。
渗碳淬火裂纹的形态特征也值得关注。
这些裂纹通常呈现出沿着材料表面方向延伸的线状形态,有时呈现出分叉或交叉的形式。
这是由于渗碳淬火过程中,不同位置的温度和应力分布不均匀,导致裂纹在材料表面上扩展的方式不同。
渗碳淬火裂纹的特征还包括其尺寸和密度。
这些裂纹通常呈现出不同的尺寸和密度,有些裂纹可能很细小,几乎看不到,而有些裂纹则较大且密集。
这是由于渗碳淬火过程中,金属材料的组织和化学成分的不均匀性,导致了裂纹的形成和分布的差异。
渗碳淬火裂纹还具有一定的方向性特征。
这些裂纹通常沿着材料表面方向延伸,与材料的应力和变形方向有关。
这是由于渗碳淬火过程中,金属材料的热膨胀和收缩引起的应力分布不均匀性,导致了
裂纹在特定方向上的扩展。
总的来说,渗碳淬火裂纹具有位置分布特殊、形态特征独特、尺寸密度不均匀和方向性明显等特征。
了解和掌握这些特征对于预防和解决渗碳淬火裂纹问题至关重要。
在工业生产中,通过合理的工艺参数和控制措施,可以有效地减少渗碳淬火裂纹的发生,提高金属制品的质量和可靠性。
齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施研究摘要:齿轮零件在前期加工期间若是遭受到热处理变形作用,将会导致其获取的精度遭受到严重的影响,一旦出现变形即使是使用校直及磨齿等先进的修形技术也难以达到恢复的效果。
尤其是齿轮在遭受到渗碳淬火之后会出现变形情况,具有较大的变形量,该种变形无法通过控制来实现,并且变形过大,也会增加磨削成本及磨削量,对齿轮制造精度会造成极大的影响,承载能力显著降低,寿命也会随之而下降。
本文着重分析齿轮渗碳淬火变形原因,并提出合理化的变形控制措施。
关键词:齿轮渗碳淬火;变形原因;控制措施前言:在制造硬齿面汽车齿轮期间,目前所使用的主流工艺是渗碳淬火,但是在使用之后不得不面对的问题便是出现变形情况,会对齿轮的加工质量造成极大的影响。
有相关的研究报告显示,之所以会导致碳淬火齿轮出现变形,与锻造质量、原材料质量、齿轮的结构设计、毛坯预备热处理有直接关系,并且以上几种因素之间彼此也会出现相互影响的情况,进而增加了上述因素的控制难度。
现如今,在汽车齿轮制造中控制变形量已经成为一项需要解决的重难点问题。
一、齿轮渗碳淬火变形原因(一)渗碳件变形原因渗碳低碳钢,经过对原始相结构进行分析可知,由少量珠光体组织及铁素体共同来构成,经过对整个体积的占比情况进行了解可知,铁素体量的占比高达80%,当加温到AC1以上温度之后,珠光体会向奥氏体进行转变。
当温度为900℃时,铁素体会向奥氏体进行转变。
当渗碳的温度为920℃-940℃时,零件表面的奥氏体区碳浓度的升高度为0.6%-1.2%,碳浓度比较高的奥氏体区碳浓度会增加至0.6%-1.2%,当奥氏体的温度冷却到600-650℃时,会向索氏体及珠光体进行转变[1]。
当低碳奥氏体处于心部区时,若是在900℃的高温下会将其转变为铁素体,当冷却到550℃时,会全部转变完成。
比容增大的过程是心部奥氏体向铁素体进行转变的过程,而通过对表层奥氏体冷却情况进行探究可知,可将热缩量增加变化的整个过程呈现出来,在冷却期间,在生成心部铁素体时,会遭受到表层高碳奥氏体区的压力影响[2]。
浅谈渗碳热处理的控制与缺陷分析通常机械工件在完成机加工之后需要进行渗碳处理,来提高表面硬度、耐磨性能以及解除疲劳强度的等。
但是在实际的渗碳热处理过程中,常常会出现各种缺陷导致的最终的产品不能使用或者寿命降低。
本文主要针对渗碳热处理的控制以及缺陷进行了分析,对实际的渗碳热处理具有一定的指导意义。
材料为钢的机械零件为了得到较高的表面质量,一般都需要进行渗碳热处理,来提高零件表面的强度、硬度、接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。
渗碳处理是将刚件放入到渗碳的介质中加热并保温一段时间,使碳原子能够渗入到刚件的表面,使的刚件表面的碳浓度增加。
渗碳属于金属表面处理的一种,对于低碳钢和低合金钢的应用较多;通过将活性渗碳介质和工件加热至900-1000℃的单相奥氏体,保温一定时间之后,碳原子进入到刚件的表层,但是钢件心部仍然保持原样。
1.渗碳热处理工艺1.1.渗碳热处理渗碳之后的钢件其表面的化学成分接近于高碳钢。
通常,钢件在渗碳之后要经过淬火处理,来达到高的表面硬度、耐磨性和疲劳强度,并实现钢件心部具有低碳钢淬火后的强韧性,使得钢件既具有非常好的表面质量优能承受冲击载荷。
渗碳工艺广泛的应用于航空航天、船舶海洋、汽车工业等行业。
1.2.渗碳热处理渗碳热处理按使用的渗碳剂可分为如下三大类:固体渗碳法:以木炭为主剂的渗碳法;体渗碳法:以氰化钠(NaCN)为主剂之渗碳法;气体渗碳法:以天然气、丙烷、丁烷等气体为主剂的渗碳法。
1.2.1.固体渗碳法先将处理工件去锈,以适当的间隔(20~25㎜以上)排列于渗碳箱中,周围填围渗碳剂,加盖以粘土封密装入电气炉。
加热保持一定时间。
在炉中经过所定后,在炉内慢慢冷却或者由炉中拖出空冷,后进行热处理。
渗碳钢的表面为高碳钢,心部为低碳钢,有必要施行适用各部份的硬化处理,一般进行一次淬火将心部组织微细化,其次进行二次淬火将渗碳层硬化,最后进行回火使硬化层的组织安定化。
但依钢材的种类及使用目的而有适当的热处理,镍铬钢、镍铬钼钢等的结晶粒粗大化少,未必要一次淬火,渗碳后实施球状化退火者已达一次淬火的目的,亦无此必要;一次淬火的淬火温度高,变形大,容易脆裂,要尽量避免;渗碳层浅的小工件通常省略一次淬火。
大型铸锻件在渗碳淬火时经常会因工件材质、操作方法、淬火介质等很多复杂因素导致出现淬火裂纹,充分认识各种裂纹形成的原因,并针对问题提前做出有效措施进行预防,对大型铸锻件的渗碳淬火成功率会有很大的提高。
一、硬度不良渗碳淬火的目的是为了提高钢制零件的表面硬度,所以硬度不足就满足不了使用要求。
渗碳淬火硬度不足的原因,可以认为是渗碳不足;淬火时脱碳;淬火温度过低;冷却速度太慢等。
同时也不要忽略表面层内存在的残余奥氏体,以及晶界氧化对硬度的影响。
理想的渗碳含碳量是共析渗碳量的0.8%~0.9%。
如果含碳量高于0.8%~0.9%,将出现网状渗碳体而变脆,这是令人讨厌的,这种现象称为过渗碳。
出现过渗碳时,最好进行球化处理,渗碳至含碳量为1.1%~1.2%,使其像工具钢那样进行球化的工艺方法称为TSP (tool steel process )法,即工具钢法,这个方法用于需要耐磨性的零件,它比渗碳不足所造成的硬度不良要强些。
渗碳不足是由渗碳气体的渗碳能力过低,渗碳温度和渗碳时间不足引起的,必须注意。
但是,即使顺利地渗了碳,渗碳后的淬火没做好也得不到好结果,渗碳后的淬火有一次淬火(未渗碳的心部细化)和二次淬火(表面硬化),此淬火温度过低和冷却速度过慢自然会引起硬化不良,不过最近为了节省能源,一般是渗碳后直接淬火,因此不存在这个问题。
渗碳层的硬度不足,是残余奥氏体和晶界氧化造成的,渗碳层的含碳量多及为减少淬火变形使用油淬,会使渗碳层的残余奥氏体多,在这种情形下最好进行冷处理,还有,晶界氧化是渗碳气体中少量的氧与钢中的铬和锰化合,在晶界上生成氧化物,使晶界的淬透性降低以致难以淬硬。
因此,最好在渗碳气体中掺入少量的氮气或提高淬火速度,以补充淬透性的不足。
不过,晶界氧化层在表面下只有数微米到数十微米厚,因此可以用磨削除掉。
二、软点有时在渗碳淬火的表面产生淬火软点,渗碳后淬火时如果冷却不均匀往往产生软点。
另外,在渗碳中出现异常组织时产生软点就更为明显。
渗碳淬火件表层非马氏体组织形成原因和防止措施李志义1,李晓澎2(1.重庆海森机电设备开发公司,重庆 400039;2.重庆建设2雅马哈有限公司焊接科)在渗碳淬火件表面层中经常出现连续或不连续的网状或块状黑色组织,此处恰好是表层压应力最大区域,已被公认是由于内氧化而贫合金化元素导致形成屈氏体类组织,也被称为非马氏体组织。
一旦形成此类组织,其后果是降低表面硬度和耐磨性以及疲劳极限。
因此国内外知名的车辆制造厂家大都对非马氏体层厚度有明确规定,如德国波尔特、奔驰、宝马公司要求此层厚度必须在3μm以下。
一汽集团公司原先规定把此层控制在0.02mm内,现在准备将其减少到3μm以下。
但是国内尚有不少工厂未把非马组织作为渗碳淬火件的质量指标。
本文的目的是重申此问题的重要性,以引起重视。
1 关于非马氏体组织渗碳淬火件的非马氏体组织包括表面脱碳形成的铁素体,表层沿晶界形成的屈氏体,有些钢种是贝氏体。
非马氏体组织层和钢表面含碳量关系的示意图见图1。
有此种组织工件的表层含碳量由表及里成逐渐升高趋势,到最高值后再逐步降至心部含碳量。
与最大含碳量位置相对应处也是淬火后最大压应力的地方。
图1 渗碳淬火钢非马氏体组织层和表层碳浓度的关系2 影响形成非马氏体组织的因素2.1 渗碳气氛的原料气用甲烷制备的吸热式气作为载气,由于反应所需的空气量少,产生的含氧气体也少,渗碳淬火钢的非马氏体组织相对较浅。
经过净化的天然气(甲烷),其中的有机硫含量降至<5mg/m3,无机硫<3mg/m3,可以使非马氏体组织层降至最浅程度。
重庆机床厂、青山机械厂、新生劳动厂、丹齿轮实业公司都采用了天然气的除硫措施,都能使渗碳淬火件的非马氏体组织层降至<3μm。
四川有一家工厂,只除天然气中的无机硫,不除有机硫,其锥齿轮在直生式气氛渗碳炉中渗碳18h,淬火后的非马氏体组织层厚40μm。
某集团公司的热处理厂用氮+甲醇+丙酮的滴注式渗碳法,所用的氮以空气经薄膜分离法制备,经净化到99199%的纯度。
渗碳零件的质量检验及缺陷预防渗碳化学热处理工艺是通过改变零件表面化学成分及显微组织,使得零件表面具有高硬度、高耐磨性、高接触疲劳强度,心部应具有良好的综合力学性能。
文章结合渗碳零件宏观质量检验及微观质量检验的基本内容,论述了渗碳零件的热处理缺陷产生的原因及不同缺陷的解决措施。
标签:渗碳零件;质量检验;解决措施1 概述在现代工业中,齿轮、凸轮及其他磨损件承受了一定的摩擦力、交变弯曲应力、接触疲劳应力、一定的冲击力。
失效形式有过量磨损,表面剥落、断裂等。
所以要求表面具有高硬度、高的接触疲劳抗力和良好的耐磨性,而心部有一定的塑韧性[1]。
通过改变这些零件表面化学成分及显微组织的渗碳、渗氮、渗硼等化学热处理工艺,使得零件表面具有高硬度、高耐磨性、高接触疲劳,心部应具有良好的综合力学性能[2]。
渗碳钢碳含量为0.12%~0.25%(质量),锰、铬、镍的作用是提高渗碳钢的淬透性,淬火时心部能获得大量的板条马氏体组织。
钛、钒、钨、钼等能细化晶粒。
锰、铬、镍等元素还能改善渗碳层性能。
渗碳层性能有表层含碳量、表层浓度梯度和渗碳层深度。
表层含碳量0.80%~1.05%(质量分数),碳的浓度梯度宜平缓过渡,以免性能变化太大,增大内应力。
铬、锰、钼有利于渗碳层增厚,而钛、钒减小渗碳层厚度。
镍、硅等元素不利于渗碳层增厚,一般渗碳钢中不用硅合金化。
钢中碳化物形成元素含量过高,在渗碳层中产生块状碳化物,造成表面脆性,所以碳化物和非碳化物形成元素含量要适当。
渗碳零件由于表面化学成分及显微组织都发生变化,加之要进行淬火及回火热处理工艺,所以常产生热处理缺陷,降低零件的弯曲强度、疲劳强度及耐磨性能。
因此,加强渗碳零件的质量检验及缺陷预防,对于提高力学性能、延长产品寿命、节约材料、促进可持续发展具有实际意义[3]。
2 渗碳零件的质量检验内容2.1 渗碳零件的外观及硬度检验渗碳零件的外观检验属于宏观检验方法,主要有渗碳零件表面的无氧化检验、锈蚀检验、剥落检验、机械碰伤检验、表面裂纹检验等。
渗碳件常见缺陷与对策一、渗碳层出现大块状或网状碳化物缺陷产生原因:1、表面碳浓度过高;2、滴注式渗碳,滴量过大;3、控制气氛渗碳,富化气太多;4、液体渗碳,盐浴氰根含量过高;5、渗碳层出炉空冷,冷速太慢;对策:1、降低表面碳浓度,扩散期内减少滴量和适当提高扩散期湿度,也可适当减少渗碳期滴量;2、减少固体渗碳的催碳剂;3、减少液体渗碳的氰根含量;4、夏天室温太高,渗后空冷件可吹风助冷;5、提高淬火加热温度50~80ºC并适当延长保温时间;6、两次淬火或正火+淬火,也可正火+高温回火,然后淬火回火;二、渗层出现大量残余奥氏体缺陷产生原因:1、奥氏体较稳定,奥氏体中碳及合金元素的含量较高;2、回火不及时,奥氏体热稳定化;3、回火后冷却太慢;对策:1、表面碳浓度不宜太高;2、降低直接淬火或重新加热淬火温度,控制心部铁素体的级别≤3级;3、低温回火后快冷;4、可以重新加热淬火,冷处理,也可高温回火后重新淬火;三、表面脱碳缺陷产生原因:1、气体渗碳后期,炉气碳势低;2、固体渗碳后,冷却速度过慢;3、渗碳后空冷时间过长;4、在冷却井中无保护冷却;5、空气炉加热淬火无保护气体;6、盐浴炉加热淬火,盐浴脱氧不彻底;对策:1、在碳势适宜的介质中补渗;2、淬火后作喷丸处理;3、磨削余量,较大件允许有一定脱碳层(≤0.02mm);四、渗碳层淬火后出现屈氏体组织(黑色组织)缺陷产生原因:渗碳介质中含氧量较高:氧扩散到晶界形成Cr、Mn、Si的氧化物,使合金元素贫化,使淬透性降低。
对策:1、控制炉气介质成分,降低含氧量;2、用喷丸可以进行补救;3、提高淬火介质冷却能力;五、心部铁素体过多,使硬度不足缺陷产生原因:1、淬火温度低;2、重新加热淬火保温时间不足,淬火冷速不够;3、心部有未溶铁素体;4、心部有奥氏体分解产物;对策:1、按正常工艺重新加热淬火;2、适当提高淬火温度延长保温时间;六、渗碳层深度不足缺陷产生原因:1、炉温低、保温时间短;2、渗剂浓度低;3、炉子漏气;4、盐浴渗碳成分不正常;5、装炉量过多;6、工件表面有氧化皮或积炭;对策:1、针对原因,调整渗碳温度、时间、滴量及炉子的密封性;2、加强新盐鉴定及工作状况的检查;3、零件应该清理干净;4、渗层过薄,可以补渗,补渗的速度是正常渗碳的1/2,约为0.1mm/h左右;七、渗层深度不均匀缺陷产生原因:1、炉温不均匀;2、炉内气氛循环不良;3、炭黑在表面沉积;4、固体渗碳箱内温差大及催渗剂不均匀;5、零件表面有锈斑、油污等;6、零件表面粗糙度不一致;7、零件吊挂疏密不均;8、原材料有带状组织;对策:1、渗碳前严格清洗零件;2、清理炉内积炭;3、零件装夹时应均匀分布间隙大小相等;4、经常检查炉温均匀性;5、原材料不得有带状组织;6、经常检查炉温、炉气及装炉情况;八、表面硬度低缺陷产生原因:1、表面碳浓度低;2、表面残余奥氏体多;3、表面形成屈氏体组织;4、淬火温度高,溶入奥氏体碳量多,淬火后形成大量残余奥氏体;5、淬火加热温度低,溶入奥氏体的碳量不够,淬火马氏体含碳低;6、回火温度过高;对策:1、碳浓度低,可以补渗;2、残余奥氏体多,可高温回火后再加热淬火;3、有托氏体组织,可以重新加热淬火;4、严格热处理工艺纪律;九、表面腐蚀和氧化缺陷产生原因:1、渗剂不纯有水、硫和硫酸盐;2、气体渗碳炉漏气固体渗碳时催渗剂在工件表面融化,液体渗碳后,工件表面粘有残盐;3、高温出炉,空冷保护不够;4、盐炉校正不彻底,空气炉无保护气氛加热,淬火后不及时清洗;5、零件表面不清洁;对策:1、严格控制渗碳剂及盐浴成分;2、经常检查设备密封情况;3、对零件表面及时清理和清洗;4、严格执行工艺纪律;十、渗碳件开裂缺陷产生原因:1、冷却速度过慢,组织转变不均匀;2、合金钢渗后空冷,在表层托氏体下面保留一层未转变奥氏体在随后冷却或室温放置时,转变成马氏体,比容加大,出现拉应力;3、第一次淬火时,冷却速度太快或工件形状复杂;4、材质含提高淬透性的微量元素(Mo、B)太多等;对策:1、渗后减慢冷却速度,使渗层在冷却过程中完全共析转变;2、渗后加快冷却速度,得到马氏体+残余奥氏体。
渗碳件常见缺陷与对策一、渗碳层出现大块状或网状碳化物缺陷产生原因:1、表面碳浓度过高;2、滴注式渗碳,滴量过大;3、控制气氛渗碳,富化气太多;4、液体渗碳,盐浴氰根含量过高;5、渗碳层出炉空冷,冷速太慢;对策:1、降低表面碳浓度,扩散期内减少滴量和适当提高扩散期湿度,也可适当减少渗碳期滴量;2、减少固体渗碳的催碳剂;3、减少液体渗碳的氰根含量;4、夏天室温太高,渗后空冷件可吹风助冷;5、提高淬火加热温度50~80ºC并适当延长保温时间;6、两次淬火或正火+淬火,也可正火+高温回火,然后淬火回火;二、渗层出现大量残余奥氏体缺陷产生原因:1、奥氏体较稳定,奥氏体中碳及合金元素的含量较高;2、回火不及时,奥氏体热稳定化;3、回火后冷却太慢;对策:1、表面碳浓度不宜太高;2、降低直接淬火或重新加热淬火温度,控制心部铁素体的级别≤3级;3、低温回火后快冷;4、可以重新加热淬火,冷处理,也可高温回火后重新淬火;三、表面脱碳缺陷产生原因:1、气体渗碳后期,炉气碳势低;2、固体渗碳后,冷却速度过慢;3、渗碳后空冷时间过长;4、在冷却井中无保护冷却;5、空气炉加热淬火无保护气体;6、盐浴炉加热淬火,盐浴脱氧不彻底;对策:1、在碳势适宜的介质中补渗;2、淬火后作喷丸处理;3、磨削余量,较大件允许有一定脱碳层(≤0.02mm);四、渗碳层淬火后出现屈氏体组织(黑色组织)缺陷产生原因:渗碳介质中含氧量较高:氧扩散到晶界形成Cr、Mn、Si 的氧化物,使合金元素贫化,使淬透性降低。
对策:1、控制炉气介质成分,降低含氧量;2、用喷丸可以进行补救;3、提高淬火介质冷却能力;五、心部铁素体过多,使硬度不足缺陷产生原因:1、淬火温度低;2、重新加热淬火保温时间不足,淬火冷速不够;3、心部有未溶铁素体;4、心部有奥氏体分解产物;对策:1、按正常工艺重新加热淬火;2、适当提高淬火温度延长保温时间;六、渗碳层深度不足缺陷产生原因:1、炉温低、保温时间短;2、渗剂浓度低;3、炉子漏气;4、盐浴渗碳成分不正常;5、装炉量过多;6、工件表面有氧化皮或积炭;对策:1、针对原因,调整渗碳温度、时间、滴量及炉子的密封性;2、加强新盐鉴定及工作状况的检查;3、零件应该清理干净;4、渗层过薄,可以补渗,补渗的速度是正常渗碳的1/2,约为0.1mm/h左右;七、渗层深度不均匀缺陷产生原因:1、炉温不均匀;2、炉内气氛循环不良;3、炭黑在表面沉积;4、固体渗碳箱内温差大及催渗剂不均匀;5、零件表面有锈斑、油污等;6、零件表面粗糙度不一致;7、零件吊挂疏密不均;8、原材料有带状组织;对策:1、渗碳前严格清洗零件;2、清理炉内积炭;3、零件装夹时应均匀分布间隙大小相等;4、经常检查炉温均匀性;5、原材料不得有带状组织;6、经常检查炉温、炉气及装炉情况;八、表面硬度低缺陷产生原因:1、表面碳浓度低;2、表面残余奥氏体多;3、表面形成屈氏体组织;4、淬火温度高,溶入奥氏体碳量多,淬火后形成大量残余奥氏体;5、淬火加热温度低,溶入奥氏体的碳量不够,淬火马氏体含碳低;6、回火温度过高;对策:1、碳浓度低,可以补渗;2、残余奥氏体多,可高温回火后再加热淬火;3、有托氏体组织,可以重新加热淬火;4、严格热处理工艺纪律;九、表面腐蚀和氧化缺陷产生原因:1、渗剂不纯有水、硫和硫酸盐;2、气体渗碳炉漏气固体渗碳时催渗剂在工件表面融化,液体渗碳后,工件表面粘有残盐;3、高温出炉,空冷保护不够;4、盐炉校正不彻底,空气炉无保护气氛加热,淬火后不及时清洗;5、零件表面不清洁;对策:1、严格控制渗碳剂及盐浴成分;2、经常检查设备密封情况;3、对零件表面及时清理和清洗;4、严格执行工艺纪律;十、渗碳件开裂缺陷产生原因:1、冷却速度过慢,组织转变不均匀;2、合金钢渗后空冷,在表层托氏体下面保留一层未转变奥氏体在随后冷却或室温放置时,转变成马氏体,比容加大,出现拉应力;3、第一次淬火时,冷却速度太快或工件形状复杂;4、材质含提高淬透性的微量元素(Mo、B)太多等;对策:1、渗后减慢冷却速度,使渗层在冷却过程中完全共析转变;2、渗后加快冷却速度,得到马氏体+残余奥氏体。
渗碳淬火常见缺陷本文是多年从事渗碳淬火的一线工艺人员讲解:工艺流程,渗碳淬火常见缺陷,到积碳如何燃烧,如何定碳,以及炉子的日常保养等。
在热处理实际生产中,往往由于细节的忽略经常导致不良品的出现。
因此热处理工作中要认真负责,将不良品岀现的几率降到最低。
实际生产中的热处理流程如下:来料检验(有无磕碰伤,铁屑,漏工序)一备料(热处理工艺卡,可以拼炉的产品)一一装料(选择正确的装料方式,主要是从变形方而考虑)——淸洗(需要刷涂料的刷涂料防渗,需要螺纹防渗的螺纹防渗)——预氧化(主要是为了使工件表而活化,提髙渗碳速度)——进加热炉(工艺一左要选择正确)一后淸洗——低温回火。
当然随炉试样也要有的。
渗碳淬火常见工艺缺陷:内氧化(IGO),碳化物超标(游离状碳化物,网状碳化物),残余奥氏体超标,渗碳淬硬层中贝氏体数量(NMTP)超标,晶粒粗大,渗碳层淬火后微裂纹, 心部硬度和渗碳深度出现偏差。
内氧化:可控气氛渗破是建立在水煤气反应之上的,CO+H20一CO2+H2,英中C02, H20是有害气体,在高温下极易引起某些以固溶形式存在的合金元素的氧化,在氧化过程中,氧吸附于金属表面然后沿奥氏体晶界向内部扩散,引起晶界合金元素的氧化。
形成内氧化的合金元素是从奥氏体化的固溶体中获得,英结果是靠近氧化物微粒的奥氏体基体中该合金元素减少,造成淬火后内氧化处形成非马组织,降低了工件表面的残余压应力,因此在生产中要避免内氧化的产生。
1. 工件进炉前不能有油,水,锈斑。
2. 合理装炉,保证炉温恢复快,炉气恢复要快,减轻升温阶段内氧化的产生。
3. 严格控制渗碳辅料的质量。
4. 提高淬火温度和淬火冷却介质冷速减轻非马的产生。
5. 渗碳淬火前10-30min通入5-10%NH3也可减缓非马的产生碳化物:碳化物产生主要是由于渗碳碳势高,扩散不好,降温淬火时,在尖角和齿顶部位容易析岀网状和断续网状磯化物。
一旦析出网状碳化物返工也很难消除,因此工艺上一泄要引起注意。
齿轮加工中渗碳淬火和渗碳质量分析一、前言齿轮是我们日常生活中接触到的较多的机械产品,它的性能的好坏对产品的机械性能起着重要作用。
齿轮在渗碳淬火过程中,可能出现的问题很多,主要表现在以下几个方面:淬火后硬度不够、渗层深度不够、淬火后心部硬度过高、变形大、油淬后表面光亮度不够甚至开裂。
影响淬火质量的因素有很多,比如原材料成分、热处理工艺以及淬火后的冷却过程。
本文主要论述以上几个方面对齿轮渗碳淬火质量的影响。
二、材料成分对齿轮渗碳淬火质量的影响2.1 材料成分对心部硬度的影响20CrMnMo齿轮的主要合金元素是Cr、Mn和Mo元素。
Mo和Cr元素可以大大降低渗碳层中贝氏体形成的敏感性,Mn元素可以提高淬透性。
虽然Mn元素对提高心部淬透性来说是最经济有效的元素,但是Mn含量过多会产生如淬透性带失控等问题,淬透性越高,畸变量越大,因此要严格控制合金元素含量。
2.2 材料成分对内氧化的影响在热处理期间,在合金表面的下方形成氧化物的现象称为内氧化。
在气体渗碳中,Mn和Cr是容易与介质中的氧原子发生氧化的元素,所形成的氧化物会导致钢表层的合金元素流失,Mo元素则对内氧化的影响较小。
对于Mn元素,它的流失会导致淬透性降低,以及表层中非马氏体组织(在渗碳淬火件表面中经常出现连续或不连续的网状或块状黑色组织,此处恰好不是表层压应力最大的区域,被公认是由于内氧化而贫化合金元素导致形成屈氏体类组织,也被成为非马氏体组织)的形成;Cr元素的损失则使渗层中碳化物的形成变得困难。
只要表面转变为马氏体组织,较浅的表面氧化对疲劳特性无明显影响,而严重的氧化会因从奥氏体中消耗大量的合金元素而降低其淬透性,导致形成其它一些非马氏体组织(如屈氏体、珠光体组织),这些组织会降低表面压应力,对疲劳性能不利。
因此在渗碳过程中要注意减少和避免表面氧化,但实际生产过程中,考虑到目前普遍应用的渗碳气氛都含有氧化物,所以渗碳过程或多或少都会发生内氧化。
大型齿轮渗碳淬火变形原因及其控制大型齿轮渗碳淬火变形原因及其控制现代机械制造及其零件加工中,大型齿轮是关键零部件,它们不仅起着传动作用,还起着支承、动平衡的作用,对机械的正常运行至关重要。
当齿轮经过渗碳淬火处理后,由于未能避免变形,有时会使齿轮运行精度降低,因而影响机械的整体性能。
如何控制大型齿轮渗碳淬火变形,成为设计和制造车间使用者关注的问题。
一般来说,大型齿轮渗碳淬火变形的原因主要有以下几点:1、齿轮原料性能不合格。
在齿轮渗碳淬火处理中,齿轮原料的强度和弹性模量影响着钢中组织析出、表面热处理结构成型等问题,直接影响渗碳淬火变形问题,如果原料特性不合格,将影响渗碳淬火变形程度。
2、齿轮渗碳淬火参数设定不当。
齿轮的渗碳淬火参数的正确设定是控制变形的关键,如果参数设定不当,将会导致齿轮变形严重。
3、齿轮加工误差。
齿轮渗碳淬火变形原因中,加工误差也是一个很重要的原因,加工误差造成的不良尺寸结果会影响热处理时的构件变形,导致变形严重。
4、渗碳淬火装置的不良质量。
渗碳淬火装置的质量有很大的影响,质量不合格的设备会导致渗碳淬火变形偏大,因此,在实际应用时,必须考虑装置的质量问题,保证渗碳淬火变形可控。
为了控制大型齿轮渗碳淬火变形,应该采取以下措施:1、对齿轮原料进行优质挑选,保证其质量达标,以确保齿轮渗碳淬火变形可控。
2、正确设定齿轮渗碳淬火参数,不断优化工艺参数,以满足精度要求。
3、将加工精度提高到一定程度,保证齿轮尺寸精度,并将影响变形的因素考虑进去。
4、购买正规的渗碳淬火设备,定期维护保养,保证设备质量达标,以此达到控制渗碳淬火变形的目的。
总之,要控制大型齿轮渗碳淬火变形,必须正确认识变形原因,采取有效措施,合理设定工艺参数,加上优质的原料以及良好的设备,才能使齿轮渗碳淬火变形可控,从而提高齿轮运行精度,保证机械的正常运行。
渗碳件常见缺陷与对策欧阳引擎(2021.01.01)一、渗碳层出现大块状或网状碳化物缺陷产生原因:1、表面碳浓度过高;2、滴注式渗碳,滴量过大;3、控制气氛渗碳,富化气太多;4、液体渗碳,盐浴氰根含量过高;5、渗碳层出炉空冷,冷速太慢;对策:1、降低表面碳浓度,扩散期内减少滴量和适当提高扩散期湿度,也可适当减少渗碳期滴量;2、减少固体渗碳的催碳剂;3、减少液体渗碳的氰根含量;4、夏天室温太高,渗后空冷件可吹风助冷;5、提高淬火加热温度50~80ºC并适当延长保温时间;6、两次淬火或正火+淬火,也可正火+高温回火,然后淬火回火;二、渗层出现大量残余奥氏体缺陷产生原因:1、奥氏体较稳定,奥氏体中碳及合金元素的含量较高;2、回火不及时,奥氏体热稳定化;3、回火后冷却太慢;对策:1、表面碳浓度不宜太高;2、降低直接淬火或重新加热淬火温度,控制心部铁素体的级别≤3级;3、低温回火后快冷;4、可以重新加热淬火,冷处理,也可高温回火后重新淬火;三、表面脱碳缺陷产生原因:1、气体渗碳后期,炉气碳势低;2、固体渗碳后,冷却速度过慢;3、渗碳后空冷时间过长;4、在冷却井中无保护冷却;5、空气炉加热淬火无保护气体;6、盐浴炉加热淬火,盐浴脱氧不彻底;对策:1、在碳势适宜的介质中补渗;2、淬火后作喷丸处理;3、磨削余量,较大件允许有一定脱碳层(≤0.02mm);四、渗碳层淬火后出现屈氏体组织(黑色组织)缺陷产生原因:渗碳介质中含氧量较高:氧扩散到晶界形成Cr、Mn、Si的氧化物,使合金元素贫化,使淬透性降低。
对策:1、控制炉气介质成分,降低含氧量;2、用喷丸可以进行补救;3、提高淬火介质冷却能力;五、心部铁素体过多,使硬度不足缺陷产生原因:1、淬火温度低;2、重新加热淬火保温时间不足,淬火冷速不够;3、心部有未溶铁素体;4、心部有奥氏体分解产物;对策:1、按正常工艺重新加热淬火;2、适当提高淬火温度延长保温时间;六、渗碳层深度不足缺陷产生原因:1、炉温低、保温时间短;2、渗剂浓度低;3、炉子漏气;4、盐浴渗碳成分不正常;5、装炉量过多;6、工件表面有氧化皮或积炭;对策:1、针对原因,调整渗碳温度、时间、滴量及炉子的密封性;2、加强新盐鉴定及工作状况的检查;3、零件应该清理干净;4、渗层过薄,可以补渗,补渗的速度是正常渗碳的1/2,约为0.1mm/h左右;七、渗层深度不均匀缺陷产生原因:1、炉温不均匀;2、炉内气氛循环不良;3、炭黑在表面沉积;4、固体渗碳箱内温差大及催渗剂不均匀;5、零件表面有锈斑、油污等;6、零件表面粗糙度不一致;7、零件吊挂疏密不均;8、原材料有带状组织;对策:1、渗碳前严格清洗零件;2、清理炉内积炭;3、零件装夹时应均匀分布间隙大小相等;4、经常检查炉温均匀性;5、原材料不得有带状组织;6、经常检查炉温、炉气及装炉情况;八、表面硬度低缺陷产生原因:1、表面碳浓度低;2、表面残余奥氏体多;3、表面形成屈氏体组织;4、淬火温度高,溶入奥氏体碳量多,淬火后形成大量残余奥氏体;5、淬火加热温度低,溶入奥氏体的碳量不够,淬火马氏体含碳低;6、回火温度过高;对策:1、碳浓度低,可以补渗;2、残余奥氏体多,可高温回火后再加热淬火;3、有托氏体组织,可以重新加热淬火;4、严格热处理工艺纪律;九、表面腐蚀和氧化缺陷产生原因:1、渗剂不纯有水、硫和硫酸盐;2、气体渗碳炉漏气固体渗碳时催渗剂在工件表面融化,液体渗碳后,工件表面粘有残盐;3、高温出炉,空冷保护不够;4、盐炉校正不彻底,空气炉无保护气氛加热,淬火后不及时清洗;5、零件表面不清洁;对策:1、严格控制渗碳剂及盐浴成分;2、经常检查设备密封情况;3、对零件表面及时清理和清洗;4、严格执行工艺纪律;十、渗碳件开裂缺陷产生原因:1、冷却速度过慢,组织转变不均匀;2、合金钢渗后空冷,在表层托氏体下面保留一层未转变奥氏体在随后冷却或室温放置时,转变成马氏体,比容加大,出现拉应力;3、第一次淬火时,冷却速度太快或工件形状复杂;4、材质含提高淬透性的微量元素(Mo、B)太多等;对策:1、渗后减慢冷却速度,使渗层在冷却过程中完全共析转变;2、渗后加快冷却速度,得到马氏体+残余奥氏体。
差速器齿轮渗碳淬火缺陷原因分析及对策■孟江涛摘要:对差速器齿轮渗碳淬火的常见质量缺陷,进行了较为详细的描述,并对各质量缺陷产生的原因进行了剖析,同时对各质量缺陷应采取的预防措施进行了方向性的论述,旨在提高差速器齿轮的热处理质量。
关键词:齿轮;渗碳;热处理;缺陷差速器齿轮渗碳淬火的质量缺陷大致可分为:外观缺陷(氧化、锈蚀),硬度、有效硬化层不合格(硬度高、硬度低、硬度不均匀,有效硬化层深、有效硬化层浅),金相组织缺陷(马氏体、碳化物、心部组织级别超标、表层非马超标),热处理变形(缩孔、锥度、圆度及畸变),下面就齿轮渗碳淬火生产中常见的质量缺陷,进行影响因素分析及补救对策实施阐述。
1. 外观缺陷(1)表面氧化产生原因可能是热处理炉密封差而导致漏气,另外还有可能是渗碳介质纯度不够(含有水分)。
防范措施即为检查炉子密封性和提高渗碳介质纯度。
(2)表面锈蚀、污物、金属瘤产生原因可能是进炉前零件没有彻底清洗干净,热处理前机加工时切削液不合格,没有清洗干净。
零件表面沾有碎切屑,热处理加热过程中熔化粘结于零件表面。
防范措施即为采用弱碱性清洗液对进炉前零件进行认真彻底清洗,确保进炉前零件的清洁度。
2. 有效硬化层深度、表面硬度、心部硬度缺陷(1)有效硬化层深度又叫淬硬层深度,一般用显微硬度计检测,从表面一直测至界限硬度处的直线距离;而渗碳层深是指渗碳层的深度,一般用金相法来检测,合金渗碳钢从表面测至过渡区。
因零件的渗碳层深仅指对合金钢渗入碳的深度,是齿轮热处理生产中的一个过程指标,不能很好地反映齿轮的热处理最终结果,故正规的技术文件,大多以有效硬化层深度作为零件热处理后的检测、考核指标。
有效硬化层深度缺陷又分以下两种情况:第一种是有效硬化层深度浅,产生的原因可能是:原材料的淬透性差、端淬值低;淬火冷却介质的冷却能力差;渗碳保温时间短、强渗及扩散期的碳浓度低,导致渗碳层深度不够;渗碳炉的有效加热区的温度分布不均匀,导致不同区域零件渗碳层深度不够。
渗碳淬火过程晶粒粗大的原因《渗碳淬火过程晶粒粗大的原因》渗碳淬火这事儿啊,就像是一场精密的烹饪大赛。
咱们把金属当作食材,想要做出一道完美的“菜”,也就是达到理想的渗碳淬火效果,可没那么容易呢。
有时候啊,这过程中就会出现晶粒粗大的问题,就好比做红烧肉,肉的纹理不细腻了,口感肯定不好。
那这到底是为啥呢?一个很重要的原因就是加热温度过高。
你想啊,金属就像一个怕冷的小娃娃,你给他太多的热量,就像把小娃娃放在大火炉旁边烤着,他肯定受不了呀。
在渗碳淬火的时候,温度过高,原子就像一群被吓得到处乱窜的小蚂蚁,它们活跃得过度了,就容易导致晶粒迅速长大,就像一群孩子在一个小房间里疯跑,空间就那么大,人越多越拥挤,晶粒也是这样,变得粗大起来。
还有一个因素呢,就是保温时间太长。
这就好比你蒸馒头,蒸个十分钟可能刚刚好,你要是蒸个半小时,馒头肯定就发过头了。
在渗碳淬火里,保温时间过长,原子们就有了足够的时间去慢慢“长胖”,它们相互结合、生长,晶粒就像吹气球一样,越变越大。
这时候你可能会想,那是不是时间短一点就好呢?那当然啦,就像做事情要有个度一样,时间太长可不行。
原始组织不均匀也是个“罪魁祸首”。
这就像盖房子,如果地基打得不平整,有的地方高有的地方低,那房子盖起来能牢固吗?金属的原始组织不均匀,就像是这样不平整的地基。
在渗碳淬火的过程中,不均匀的组织会导致原子的扩散速度不一样,就像一群人跑步,有的跑得快有的跑得慢,这样就容易让晶粒长得参差不齐,粗大的情况就出现了。
再说说碳含量的影响。
碳就像是渗碳淬火这个大派对里的活跃分子。
如果碳含量过高,那就像派对里来了太多调皮捣蛋的孩子,整个局面就会变得混乱。
碳含量过高会增加原子的活性,使得晶粒长大的驱动力变大,晶粒就像被施了魔法一样,不断地膨胀,变得粗大起来。
另外啊,炉内气氛不好也不行。
炉内气氛就像金属在渗碳淬火时的“小环境”。
如果这个环境里有很多杂质,就像一个干净的房间里突然进了很多灰尘,那肯定会影响到金属原子的正常活动。