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分析和控制淬火變形的冷卻速度帶法(9)
七、幾個(gè)相關(guān)問(wèn)題分析
1.局部加熱淬火工件的變形問(wèn)題
一般工件只要求有限幾個(gè)特定部位的變形程度不超差,而對(duì)其他部分的變形則不加計(jì)較。因此可以說(shuō),決定工件淬火變形大小的不是整個(gè)工件的所有部分的冷卻情況,而是工件上的參與了淬火變形部位的冷卻情況。為此,寧波市神光電爐有限公司在第二部分提出了“工件.參與淬火變形部位”這個(gè)概念。但是,面對(duì)一個(gè)實(shí)際的工件,要回答“哪些部位參與了淬火變形?哪些部位沒(méi)有參與淬火變形?”卻很不容易。由于這樣的原因,在前面對(duì)整體淬火變形問(wèn)題的討論中,我們實(shí)際上認(rèn)為整個(gè)工件都參與了淬火變形。但是,在感應(yīng)局部加熱淬火、火焰局部加熱淬火以及激光局部加熱淬火熱處理中,從加熱到淬火冷卻都不涉及整個(gè)工件。它們的參與淬火變形部位就不是整個(gè)工件, 是被加熱和冷卻的局部及其周圍部分。為此,有必要討論局部加熱淬火工件的淬火變形問(wèn)題。
按照討論工件的形狀大小與冷卻速度帶寬窄的思路,任何一個(gè)工件的冷卻速度帶,都可以看成是構(gòu)成它的多個(gè)組成部分的冷卻速度帶(集合代數(shù)的)相加的結(jié)果。因此,局部加熱淬火的工件,它的參與淬火變形部位的冷卻速度帶就一定比該工件整體淬火時(shí)的冷卻速度帶更窄。工件上同時(shí)加熱和冷卻的部分越小,跨越的界面越少,它的冷卻速度帶就越窄。按照討論工件的形狀大小與其第Ⅱ區(qū)的寬度的思路,任何一個(gè)工件的第兀區(qū),都可以看成是構(gòu)成它的多個(gè)組成部分的第Ⅱ區(qū)的交。因此,局部加熱淬火的工件,它參與淬火變形部位的第Ⅱ區(qū)的寬度就一定比該工件整體淬火時(shí)的第Ⅱ區(qū)的要寬。它被同時(shí)加熱冷卻的部分越小,跨越的界面越少,它的第Ⅱ區(qū)也就越寬。感應(yīng)加熱淬火,特別是循序加熱淬火中,同時(shí)被加熱淬火的區(qū)域往往很窄小。相應(yīng)地,它的淬火變形問(wèn)題涉及的冷卻速度帶就非常的窄;同時(shí),它的第Ⅱ區(qū)卻義非常之寬。無(wú)疑,它產(chǎn)牛的淬火變形就非常之小。事實(shí)也是如此,與整體淬火相比,各類局部加熱淬火方式的淬火變形都相當(dāng)小。但是,隨著被同時(shí)加熱并冷卻的區(qū)域的增大,加熱淬硬層深度增加,特別是跨越的而增多,淬火變形程度就會(huì)迅速增大。在淬火變形問(wèn)題不難解決的情況下,一般說(shuō),感應(yīng)加熱工件的淬火質(zhì)量問(wèn)題,除了加熱的問(wèn)題外,主要是其冷卻速度帶的位置問(wèn)題。這方面最容易出的問(wèn)題足,因淬火介質(zhì)選擇不當(dāng)而引起的淬火丌裂問(wèn)題和汴火硬度小夠問(wèn)題。通常,uI以選擇的淬火介質(zhì)有清水、PAG淬火液,以及淬火油。如果用清水容易淬裂,可以改用PAG淬火液。如果用PAG淬火液時(shí)有淬裂,可以通過(guò)提高PAG濃度和降低介質(zhì)的流動(dòng)速度來(lái)防止淬裂。對(duì)于要求更低淬火冷卻速度的工件,可以再改用埋油淬火。
縮小參與淬火變形部位可以減小上件的淬火變形,這應(yīng)當(dāng)成為一項(xiàng)控制工件淬火變形的措施來(lái)加以利用。
2.參與淬火變形部位及其三維分布
工件都是實(shí)體。實(shí)際工件上的參與淬火變形部位都是三維的。因此,工件的冷卻速度帶和第Ⅱ區(qū)也是三維分布的。本文之所以在一條直線上討論冷卻速度帶和第Ⅱ區(qū)的關(guān)系,是因?yàn)楸疚奶峁┑膬H儀是分析和解決淬火變形問(wèn)題的共性的思路。它的作用是,遇到實(shí)際工件的淬火變形問(wèn)題,采用本文提供的思路,有可能使問(wèn)題變得更簡(jiǎn)單和更容易解決。
3.關(guān)于評(píng)價(jià)淬火介質(zhì)的變形試塊
一種叫作美國(guó)海軍C形試塊(the U.S.Nayv C test)
的試樣,被用來(lái)評(píng)價(jià)淬火介質(zhì)防止淬火變形的能力。圖17是美國(guó)金屬手冊(cè)上介紹的這種試樣的外形尺寸。在它的基礎(chǔ) 對(duì)其形狀大小稍做改動(dòng),又演繹 r多種相似的試樣,習(xí)慣L統(tǒng)稱為“變形試塊”。國(guó)內(nèi)外的一些書刊中,對(duì)這類試塊及其應(yīng)用常有介紹。但是,用這類試塊評(píng)選的“較理想的淬火介質(zhì)”,用丁實(shí)際乍產(chǎn)時(shí),卻常常“時(shí)靈時(shí)不靈”。不僅對(duì)不同的工件如此,對(duì)不同的變形試塊也不例外。用本文所述的方法,很容易解釋發(fā)生這種問(wèn)題的原岡。工件的形狀大小、所用鋼材和熱處理要求,決定了它的設(shè)計(jì)第Ⅱ區(qū)的位置和寬度。存一定生產(chǎn)條件下,不同的 工.件叉有不同的冷卻速度帶(的位置和寬度)。變形試塊的形狀大小、所用鋼種以及確定部位容許的變形程度確定之后,它也有自己的設(shè)計(jì)第Ⅱ區(qū)。工件的第Ⅱ區(qū)與選用的變形試塊的第Ⅱ區(qū)完全相同的可能性足很小的。即便第Ⅱ區(qū)(的位置和寬度)完全相同,工件和變形試塊又各有自己的冷卻速度帶。它們的冷卻速度帶完全相同的可能性也是很小的。因此,用變形試塊去為另外的工件選擇合適的淬火介質(zhì),實(shí)在是“張冠李戴”。
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