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  熱處理過程中加熱是方式之一,在這個過程中因為加熱不當可能造成以下缺陷:
    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)部組織結構的異常變化引起的缺陷,如過熱、過燒和未熱透等。
    ③由于溫度在坯料內(nèi)部分布不均,引起內(nèi)應力(如溫度應力、組織應力)過大而產(chǎn)生的坯料開裂等。下面介紹其中幾種常見的缺陷,其余的可見有關的實例。
    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間有關。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。
    脫碳使零件的強度和疲勞性能下降,磨損抗力減弱,見實例14、刀。關于脫碳的詳細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。有時增碳層厚度達1.5~1.6mm,增碳層的含碳量達1%(質(zhì)量分數(shù))左右,局部點含碳量甚至超過2%(質(zhì)量分數(shù)),出現(xiàn)萊氏體組織。
    這主要是在油爐加熱的情況下,當坯料的位置靠近油爐噴嘴或者就在兩個噴嘴交叉噴射燃油的區(qū)域內(nèi)時,由于油和空氣混合得不太好,因而燃燒不完全,結果在坯料的表面形成還原性的滲碳氣氛,從而產(chǎn)生表面增碳的效果,見實例12、13。
    增碳使鍛件的機械加工性能變壞,切削時易打刀。
    3.過熱
    過熱是指金屬坯料的加熱溫度過高,或在規(guī)定的鍛造與熱處理溫度范圍內(nèi)停留時間太長,或由于熱效應使溫升過高而引起的晶粒粗大現(xiàn)象。
    碳鋼(亞共析或過共析鋼)過熱之后往往出現(xiàn)魏氏組織。馬氏體鋼過熱之后,往往出現(xiàn)晶內(nèi)織構,工模具鋼往往以一次碳化物角狀化為特征判定過熱組織。鈦合金過熱后,出現(xiàn)明顯的β相晶界和平直細長的魏氏組織。合金鋼過熱后的斷口會出現(xiàn)石狀斷口或條狀斷口。過熱組織,由于晶粒粗大,將引起力學性能降低,尤其是沖擊韌度。
    一般過熱的結構鋼經(jīng)過正常熱處理(正火、淬火)之后,組織可以改善,性能也隨之恢復,這種過熱常被稱之為不穩(wěn)定過熱;而合金結構鋼的嚴重過熱經(jīng)一般的正火(包括高溫正火)、退火或淬火處理后,過熱組織不能完全消除,這種過熱常被稱之為穩(wěn)定過熱。
    關于過熱的詳細介紹見第三章第三節(jié)和實例8、9、10、15、16、55、88、90、92。
    4.過燒
    過燒是指金屬坯料的加熱溫度過高或在高溫加熱區(qū)停留時間過長,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。過燒嚴重的金屬,撤粗時輕輕一擊就裂,拔長時將在過燒處出現(xiàn)橫向裂紋。
    過燒與過熱沒有嚴格的溫度界線。一般以晶粒出現(xiàn)氧化及熔化為特征來判斷過燒。對碳鋼來說,過燒時晶界熔化、嚴重氧化工模具鋼(高速鋼、Cr12型鋼等)過燒時,晶界因熔化而出現(xiàn)魚骨狀萊氏體。鋁合金過燒時出現(xiàn)晶界熔化三角區(qū)和復熔球等。鍛件過燒后,往往無法挽救,只好報廢,見實例17、18、50、65、66。
    5.加熱裂紋
    在加熱截面尺寸大的大鋼錠和導熱性差的高合金鋼和高溫合金坯料時,如果低溫階段加熱速度過快,則坯料因內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生很大的熱應力。加之此時坯料由于溫度低而塑性較差,若熱應力的數(shù)值超過坯料的強度極限,就會產(chǎn)生由中心向四周呈輻射狀的加熱裂紋,使整個斷面裂開,見實例49。
    6.銅脆
    銅脆在鍛件表面上呈龜裂狀。高倍觀察時,有淡黃色的銅(或銅的固溶體)沿晶界分布。
    坯料加熱時,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)量分數(shù))]時,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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