套类零件热处理变形开裂的预防与处理

进行预防处理，从而避免不必要的经济损失。
关键词：套类零件 奥氏体向马氏体转变 预备热处理
中图分类号：TG1
文献标识码：A
文章编号：1674-098X（2012）12（c）-0074-02
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
套类零件在机械制造中占有一定比例， 包 括 道向套、隔离套、套圈及内齿圈等，套 类零件一 般 都是壁 较薄且结 构中有沟 槽， 造 成 结 构 悬 殊，结 构 不 对 称，这 给 热 处 理 造成很大的困难。
由于深槽处壁厚与其他结构有较大的 悬殊，加热和冷却时，加热或冷却都 较快， 热 胀 或 冷 缩与 其它 结 构 有很 大 的 差 异，热 应 力 较 大，加 热 时可 能 产 生 变 形。深 槽 处 由于加 热 和 冷 却 较 快，加 热 时 转 变 为 奥 氏 体 的 速 度 较 快，冷 却 时由奥 氏 体 转 变马氏 体 在深槽（薄壁）处 较 快，首先产生体 积 膨 胀，同 时又受 到厚壁 处 未 转 变 部 分 的 阻 碍， 从 而 在 深 槽 处 组 织 应 力最 大，且 此 处截面 积 较 小，往 往 组 织 应 力会 大 于材 料 的屈 服 极 限；因 此 导 致在 此 处 产生 变 形。如 果 在 深 槽处的热应力与组织应力合力达 到材 料的 强度极限会产生开裂。
在 热 应 力与组 织 应 力的 共 同作用下， 如热应力与组织应力合力超 过材 料的屈服 极 限σs将产生 工件 的 变 形，如 热 应 力与 组 织 应力合力超 过 材 料 的强度极限σb工件将 产生开裂。
2 零件的结构分析 变形和开裂是由热应力与组织应力共
同 作用 的 结 果 。热 应 力 是由于工件 在 加 热 和 冷 却 时各 部 热 胀 冷 缩 不一 致 而 产生；工 件在加热时厚度大的传热较慢热胀也就 慢，冷 却 时，厚 度 大 的 冷 却 也 较 慢 冷 缩 也 就 慢，因 此 厚度 大 的 结 构 限 制了厚度 薄 的 结 构 的 热 胀 和 冷 缩。组 织 应 力是由于加 热 和冷却时 组织转变不同时而产生。同理，由 于工件厚 薄 的 差 异，厚度 较 大 的 结 构 无 论 加 热或冷 却 组 织 转变 都 滞后厚度 较 薄 的 结 构，因 此，引起 体 积 膨 胀 或 收 缩 也 不一 致 。 同样厚度较大的结构限制了其它结构的组 织转变。
科技创新导报 2012 NO.36 Science and Technology Innovation Herald 套类零件热处理变形开裂的预防与处理
工业技术
王建明 （云南工业技师学院 云南曲靖 655000）
摘 要：套类零件往往会产生变形严重时会产套类零件热处理时，往生开裂，变形严重或开裂时，将导致零件报废，因此，套类在热处理前必须
（2）机 械 加工工艺预 防 措施。在 热 处 理 之前 的 机 械 加 工 属于 半 精 加 工，需 要考
虑 精加 工 的 加 工余 量，由于 热 处 理变 形 的 加 工余 量；同 时 避 免 尖 棱 和 直 角。采 取如 图 所 示 的工 艺 措 施：①在 厚壁 向薄壁 过 度 处 采用较大的过渡圆角如图采用R8。② 在直 角 和 尖 棱 处 采用大倒角 或圆角3×4 5°。③ 尽量把深槽在热处理后进行加工或热处理 前预留适当加工余量。
1 套类零件变形与开裂原因分析 变 形或 开 裂 是 热 处 理中常见 的 缺 陷，
导 致 变 形或 开 裂 的 根 本原 因 是 热 处 理 时工 件 内 部 产生 的 内应 力。工件 在 加 热 和 冷 却 时，其 表 层与心 部 温 度 或 各 部 分 温 度 变 化 是 不一 致 的。，由于工件 各 部 分 热 胀 冷 缩 的 不一 致，引起 工件 内 部 一 部 分 金 属 对另 一 部 分金 属的作用力，因而产生了内应力，称 为 热 应 力。加 热 和 冷 却 的 速 度 越 大，热 应 力也 就 越大。此 外，在热 处 理 过程中，由于 工件 各 部 分 组 织 转 变 的 不一 致 性 或 不同 时 性，引起 体 积 的 膨 胀 或 收 缩 也 不一 致，从 而 也 会 内 应 力，称 为 组 织 应 力。特 别 是 奥 氏 体 向马氏 体 转 变 时产生体 积 膨 胀 。由于 组 织 转 变 不 同 时 性，正在 转 变 的 组 织收 到尚未 转 变 部 分 组 织 的 阻 碍，组 织 应 力 最 显 著。
大 的 加 工余 量 或 预留工 艺台，在 热 处 理 后 去 除 预留结 构；在 工件 结 构 较 薄处 加 副 结 构。如图所 示：套类零件在中间结 构中有一 较深的槽。
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φ 30 φ 16 φ 12 φ 20
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如 不 采 取 加 大 加 工余 量 或 附 加 结 构， 热 处 理 后会产生 严重变 形或 开 裂，直 接 造 成 工件热 处 理 而报 废。图 示 套 类 零 件 技 术 要求：① 淬火 硬 度 H R c 4 2 — 4 7；②内 表 面 为工作 面 面与 导 柱 配合 要求 耐 磨；③ 导 柱 在导 套 内 滑 动自如（内 孔变 形 量不 能 超 过 磨 削 余 量）④热 处 理 后磨 削 余 量不超 过 淬 硬 层 的 4 0 ﹪.结合 装 配图 深 槽为 安 装 密 封圈 的 密 封 槽，经 淬火 后 硬 度 较 高，车 削 无 法 加 工，用磨削砂轮 越槽，无法满足密封要求， 因 此，深 槽 必 须 在 热 处 理 前 加 工，热 处 理 后 进行修正。
3 预防措施 （1）结 构 设 计 预 防 措施。在结 构 设 计
时应注意工件截面积不宜有过大的悬殊， 截面 形 状 尽量 对 称，如图所 示 的图形 结 构， 有 两 处截 面悬 殊 较 大，由于 零 件 安 装 的 需 要无 法 避 免，应 从 加 工 工艺 和 热 处 理 预 防 等方面进行控制。
明确了应力产生的原因与工件的结 构 有 直 接 关 系，零 件 设 计，编 制 加 工与 工件 的 热 处 理变 形 有很 大 的 关系，在零 件 设 计 时 注 意 工件 的 截面 积 不宜 过于 悬 殊，且截 面 形 状 尽量 对 称 。如 设 计 时 无 法 调 整，在 工件热处理前采用工艺调整的方法预留较