五、基本措施的应用次序
上面介绍的四类调节冷却速度带基本措施,也就是控制淬火变形的四类基本方法。在热处理生产中,解决工件淬火变形问题时,如果有足够的实际经验,则可以判定直接采取某一类或几类措施;如果经验尚不足,则又可以按下面介绍的基本措施应用次序,逐一试用,直至解决问题为止。
第一条措施:改变热处理工艺参数
首先,可以根据淬火变形工件的冷却速度带的跨区情况,采取以下热处理工艺措施 : 提高或降低工件 ( 或其局部 ) 的淬火加热温度; 升高或降低淬火液液温; 增大或减小淬火冷却过程中工件 ( 或其局部 ) 对淬火液的相对流速。 采取一项或几项这类措施,通常可以解决不少淬火变形问题。
第二条措施:改变淬火液使用浓度
浓度易测易控的水溶性淬火剂配成的淬火液,适于采用这类措施。由于浓度变化后较难还原,因此,是在采取第 1 条措施尚不能解决问题时,才可考虑用第 2 条。
第三条措施:改换淬火介质品种或加入专配添加剂
改换介质包括 :由自来水换成某种水溶性淬火液;由一种水溶性淬火液改成另一种水溶性淬火液;由自来水或水溶性淬火液改成油性介质;由普通机油改成某种淬火油;由一种淬火油改成另一种淬火油; 由冷油改成热油;在普通机油中加入专配添加剂。
这都要根据工厂的情况和变形问题的特点来选定。由于这类改造是不可回复的,费用也较大,应当慎重些。为避免改换上的失误,事先应当对现用淬火液的冷却特性以及需要改成什么样的冷却特性的淬火液才能完成所希望的冷却速度带的变动有充分的了解。对于水性淬火液,主要考虑它的 "300 ℃冷速 " ,可以根据淬火剂的级别 ( 或可以调节到的级别 ) 来选用。对于淬火油,由于淬裂倾向相当小,需要考虑的是它在淬火过程中的蒸气膜阶段长短,低温冷却速度高低,以及其出现最高冷速的温度和最高冷速值 ( 淬火油的冷却速度分布 ) 。工件的钢种、形状、有效厚度和热处理要求不同,需要相适应的冷却特性分布的油 , 才可以保证其冷却速度带全部落入第Ⅱ冷速区。但有一项经验对选用淬火油 ( 或旧油作油改性 ) 有帮助:对于多数钢种,当淬火油的蒸气膜阶段较短,低温冷速较大 , 以及最高冷速较高时,对保证淬硬和防止变形都很有效。
第四条措施:改换钢种
按传统的防止淬火变形措施,换钢种是工件在自来水中淬火发生变形后,改换成淬透性好的钢种,在机油中淬火来控制变形。对这种做法的习惯性解释为:原钢种在自来水中淬火,冷速太快,内应力过大引起了超差的淬火变形。改换成淬透性更好的钢种,由于油中冷得更慢些,内应力减小,因此可以减小淬火变形。这种做法通常有效。而对这种做法的解释则不尽全面。按本文方法做解释,换钢种用油淬火,首先是淬透性更好的钢种有更宽的第Ⅱ冷速区,可以使该工件在油中淬火时的冷却速度带全部落入第Ⅱ冷速区。说那种解释片面,是因为在自来水中淬火发生了超差变形,其原因可能有两种,一是工件的冷却速度带进入或部分伸入了其第Ⅰ冷速区,二是工件的冷速带进入或部分伸入了其第Ⅲ冷速区。当为第一种可能时,可以首先采取第 1 条措施去解决 , 如果解决不了,可采取第 2 条、第 3 条措施,以至再采取换钢种的措施。改换成淬透性更好的钢种成本高,从生产经营和节省合金元素资源上说,都不宜首先采用。当此类工件发生变形的原因是其冷却速度带进入或部分伸入了其第Ⅲ冷速区时,除可以采用第 1 步骤外 , 还可以采取改换成碳量稍高、淬透性稍高的钢种,仍然在原自来水中淬火,同样可以解决淬火变形问题。
