热处理论文

毕业论文

题目 :对热处理过程中变形及开裂问题的探讨

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目录

引言 (1)

一热处理变形及开裂的原因·························２

1、热应力及其引起的变形·························２

2、组织应力及其引起的变形 (2)

二影响变形及开裂的因素···························３

1、钢的化学成分 (3)

2、钢的淬透性···································３

3、钢的原始组织 (4)

４、淬火介质 (4)

5、零件的几何尺寸 (5)

6、淬火的方法 (5)

三减少变形及开裂的措施 (5)

1、合理的选用钢材 (5)

2、合理的选择加热温度 (5)

３、合理锻造及预先热处理 (5)

４、合理设计工件的结构尺寸 (6)

５、采用合理的热处理工艺 (6)

６、采用正确的淬火操作方法 (7)

7、预备合理的加工余量 (7)

8、合理的安排工艺路线···························７

9、修改技术要求 (7)

1０、按变形频率调节加工尺寸 (8)

结束语 (8)

参考文献 (9)

引言

变形是指零件在热处理时引起的形状和尺寸的偏差。变形是热处理较难解决的问题,要完全不变形时不可能的,一般是把变形量控制在一定范围内。超过变形量时,只能用校正法校正。开裂是绝对要避免的，因为开裂零件无法挽救，只能报废,这既浪费了材料与加工费用,又影响了生产,给国家造成损失。因此,分析研究金属热处理变形、开裂的原因，掌握其规律性,并找出减小变形、防止开裂的技术措施，具有十分重要的意义。

对热处理过程中变形及开裂问题的探讨ﻩ

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摘要：在热处理过程中变形与开裂是常见而又比较难解决的问题。对热处理变形的规律的复杂性我们还没有彻底的认识和掌握。论文分析了热处理变形、开裂的原因，影响变形的因素以及减少热处理变形、防止开裂的一系列技术措施.

关键词：热处理;变形;开裂；热应力；组织应力

一、热处理变形、开裂的原因

工件的变形包括尺寸变化和形状变化两种。不论哪种变形,主要都是由于热处理时，工件内部产生的内应力所造成的。根据内应力的形成原因不同,可以分为热应力与组织应力。工件的变形就是这两种应力综合影响的结果,当应力大于屈服极限时就会发生永久变形，如果大于材料的强度工件就会开裂.下面对两种应力分别加以研究。

1、热应力引起的变形

钢件在加热和冷却过程中，将发生热胀冷缩的体积变化以及因组织转变时新旧相比容差而产生的体积改变.零件加热到淬火温度时,屈服强度明显降低,塑性则大大提高。当应力超过屈服强度时,就会产生塑性变形,如果造成应力集中,并超过了材料的强度极限,就会使零件淬裂。导热性很差的高碳合金钢，如合金模具钢Cｒ12MoV、高速钢Ｗ１8Cr4Ｖ之类的工具钢，淬火加热温度很高，如不采用多次预热和缓慢加热,不但会造成零件变形，而且会导致零件开裂而报废。此外,铸钢件和锻件毛坯，如果表层存在着一层脱碳层,由于表层和心部导热性能不同，在淬火加热较快时，也会产生热应力而引起变形。冷却时由于温差大，热应力是造成零件变形的主要原因.

急冷热应力的两个特点:1）零件表面产生压力，心部产生热效应。2）大型轴类零件心部的轴向参与拉应力特别大。对工件的影响:大型轴类零件如轧辊,因冷却后轴向参与拉应力很大，再加上心部往往存在气孔、夹杂、锻造裂纹等缺陷，故容易造成横向开裂。对于形状简单的小轴类零件,新产生的表面压应力可以提高其抗疲劳能力。实践证明，热应力引起工件变形的特点是和物体内部受到高的流体静压力作用的结果相似，它使平面变成凸面，直角变成钝角，长的方向

变短，短的方向变长。如图1

图１框型铸件热应力的形成过程

2、组织应力引起的变形

如果金属制品在加热和冷却时发生相变，由于新旧相之间存在着结构和比容差异,制品各部分又难以同时发生相变，或者各部分的相变产物有所不同，也会引起应力,这种因组织结构转变不均匀而产生的应力称为组织应力.

制品在加热或冷却过程中发生的相变总是先从表层开始的,然后向心部发展,若相变时体积增大，先转变的表层膨胀将受到心部牵制。结果表层受压应力,心部受拉应力.若相变时体积减小，则表层为拉应力而心部为压应力。

例如钢件淬火时，表层先发生马氏体转变，由于马氏体的比容大于母相奥氏体的比容，因而表层膨胀.但这种膨胀会受到心部的牵制，故表层受压应力,心部受拉应力;当心部也冷至马氏体转变点以下，心部发生马氏体转变而膨胀，但又受到表层的牵制，故此时心部受压应力，而表层受拉应力。

组织应力有两个特点：1)工件表面受拉应力,心部压应力。2)靠近表面层,切向拉应力大于轴向拉应力.

组织应力引起工件变形的特点与热应力相反，使平面变凹，直角变成锐角,长的方向变长，短的方向变短.一句话使尖角变得突出,特别指出的是，试样表面的切向拉应力很大,较大的切向拉应力往往是零件产生纵向裂纹的主要原因。

淬火零件的变形时热应力和组织应力综合作用的结果.除了内应力外，零件的变形还要原材料成分、工件的形状和介质冷却速度的影响，实际情况要复杂很多。因此在解决实际问题时,要全面分析，指出起主导作用的是热应力还是组织应力,以便判定变形的趋势或裂纹产生的可能性，并采取各种

措施予以控制或防止。

二、影响变形及开裂的因素

在实际生产中，影响热处理变形的因素有很多,其中主要包括钢的原始组织、化学成分、零件尺寸和形状、淬火介质的选择、淬火工艺、钢的淬透性等.

1、钢的化学成分

钢的化学成分中以含碳量对淬火变形的影响最大。随着钢中含碳量的升高，马氏体的质量体积增大，因组织转变而引起的体积变化及因相变应力而引起的淬火变形便越大.但高碳钢由于残留奥氏体量的增加，抵消了一部分马氏体转变的膨胀作用，而体积变化相对减小.

随着含碳量的增加,钢中马氏体转变点的温度也降低，这是开始马氏体转变，钢已处于较低温度，难以塑性变形，这也导致相变应力变形减小,热应力变形明显.