金屬熱處理工藝是采用適當?shù)姆绞綄⒐虘B(tài)金屬或合金進行加熱、保溫和冷卻處理,使金屬合金內(nèi)部的組織和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而獲得改善材料性能的工藝。
金屬在熱處理的過程中難免會出現(xiàn)變形的現(xiàn)象,導(dǎo)致變形最關(guān)鍵的因素是溫度。
工業(yè)上實際應(yīng)用的熱處理工藝形式非常多,但是它們的基本過程都是熱作用過程,都是由加熱、保溫和冷卻三個階段組成的。整個工藝過程都可以用加熱速度、加熱溫度、保溫時間、冷卻速度以及熱處理周期等幾個參數(shù)來描述。在熱處理工藝中,要用到各種加熱爐,金屬熱處理便在這些加熱爐中進行(如基本熱處理中的退火、淬火、回火、化學(xué)熱處理的滲碳、滲氨、滲鋁、滲鉻或去氫、去氧等等)。因此,加熱爐內(nèi)的溫度測量就成為熱處理的重要工藝參數(shù)測量。每一種熱處理工藝規(guī)范中,溫度是很重要的內(nèi)容。如果溫度測量不準確,熱處理工藝規(guī)范就得不到正確的執(zhí)行,以至造成產(chǎn)品質(zhì)量下降甚至報廢。溫度的測量與控制是熱處理工藝的關(guān)鍵,也是影響變形的關(guān)鍵因素。
(1)工藝溫度降低后工件的高溫強度損失相對減少,塑性抗力增強。這樣工件的抗應(yīng)力變形、抗淬火變形、抗高溫蠕變的綜合能力增強,變形就會減少;
(2)工藝溫度降低后工件加熱、冷卻的溫度區(qū)間減少,由此而引起的各部位溫度不一致性也會降低,由此而導(dǎo)致的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力也相對減少,這樣變形就會減少;
(3)如果工藝溫降低、且熱處理工藝時間縮短,則工件的高溫蠕變時間減少,變形也會減少。
減小熱處理變形需要合理的熱處理工藝。例如經(jīng)熱處理后的20CrNi2MoA鋼齒圈齒表面、齒心部硬度及有效硬化層深度均達到要求。在650℃球化退火后的硬度梯度和740℃球化+680℃等溫處理的硬度梯度結(jié)果相近,未經(jīng)球化退火的齒輪的硬度較前兩個低。這是因為球化退火可使淬火后滲層表面殘留奧氏體量減少,從而提高了齒表面硬度,因此20CrNi2MoA鋼齒圈滲碳后應(yīng)采用球化退火工藝,同時為減小熱處理變形,在650℃球化退火效果更好。