鍛件熱處理的影響因素分析匯總

        鍛造生產中，除了必須保證鍛件所要求的形狀和尺寸外，還必須滿足零件在使用過程中所提出的性能要求，采用合理的鍛造工藝和工藝參數，可以通過下列幾方面來改善原材料的組織和性能：

        ① 打碎柱狀晶，改善宏觀偏析，把鑄態組織變為鍛態組織，并在合適的溫度和應力條件下，焊合內部空隙，提高材料的致密度;

　　② 鑄錠經過鍛造形成纖維組織，進一步通過軋制、擠壓、模鍛，使鍛件得到合理的纖維方向分布；

　　③ 控制晶粒的大小和均勻度；

　　④ 改善第二相（例如萊氏體剛中的合金碳化物）的分布；

　　⑤ 使組織得到形變強化或形變-相變強化等。

        由于上述組織的改善，使鍛件的塑性、沖擊韌度、疲勞強度及持久性能等也隨之得到了提高，然后通過零件的最后熱處理就能得到零件所要求的硬度、強度和塑性等良好的綜合性能。

        如果所采用的鍛造工藝不合理，則可能產生鍛件缺陷，包括表面缺陷、內部缺陷或性能不合格等，會影響后續工序的加工質量，有的則嚴重影響鍛件的性能，降低做制成品件的使用壽命，甚至危及安全。鍛件組織對最終熱處理后的組織和性能的影響主要表現在以下幾方面。

        ①不可改善的組織缺陷：奧氏體和鐵素體耐熱不銹鋼、高溫合金、鋁合金、鎂合金等在加熱和冷卻過程中，沒有同素異構轉變的材料，以及一些銅合金和鈦合金等，在鍛造過程中產生的組織缺陷用熱處理的辦法不能改善。

        ②可以得到改善的組織缺陷：在一般過熱的結構鋼鍛件中的粗晶和魏氏組織，過共析鋼和軸承鋼由于冷卻不當引起的輕微的網狀碳化物等在鍛后熱處理時，鍛件最終熱處理后仍可獲得滿意的組織和性能。

        ③ 正常的熱處理較難消除的組織缺陷：例如低倍粗晶、9Cr18不銹鋼、H13的孿晶碳化物等需用高溫正火、反復正火、低溫分解、高溫擴散退火等措施才能得到改善。

        ④ 用一般熱處理工藝不能消除的組織缺陷：嚴重的石狀斷口和棱面斷口、過燒、不銹鋼中的鐵素體帶、萊氏體合金工具鋼中的碳化物網和帶等使最終熱處理后的鍛件性能下降，甚至不合格。

        ⑤ 在最終熱處理時將會進一步發展的組織缺陷：例如，合金結構鋼鍛件中的粗晶組織，如果鍛后熱處理時未得到改善，在碳、氮共滲和淬火后常引起馬氏體針粗大和性能不合格；高速鋼中的粗大帶狀碳化物，淬火時常引起開裂。

        ⑥ 如果加熱不當，例如加熱溫度過高和加熱時間過長，將會引起脫碳、過熱、過燒等缺陷。

  　  ⑦ 鍛后冷卻過程中，如果工藝不當可能引起冷卻裂紋、白點等，在熱處理過程中開裂。

        切削加工對熱處理工件的質量影響有哪些？

　   （1）在工件調質、退火、正火狀態下，硬度低于45HRC，切削加工對鍛件的質量包括表面光潔度、殘余應力、加工余量、表面脫碳貧碳層得去除等，影響均不明顯，不至于造成工件潛在性能的變化。

       （2）對工件淬硬的鋼或工件加工，又稱為硬態加工，工件硬度高達50~65HRC，材料主要包括普通淬火鋼、淬火態模具鋼、軸承鋼、軋錕鋼及高速鋼等，切削加工的影響就較明顯，切削加工過程中切削熱的產生和傳導、高速摩擦和磨損等因素都會對已加工表面造成一定程度的破壞。硬態切削已加工表面的完整性內容主要包括表層組織形態以及硬度、表面粗糙度、尺寸精度、殘余應力的分布和白層的產生。

        已加工表面硬度隨切削速度的提高而增加，隨進給量得切削量得增大而降低。而且已加工表面硬度越高，硬化層深度越大。結果顯示，硬態切削后工件表面均勻殘余壓應力，而磨削后工件的最大壓應力主要集中在工件表面。

        刀具鈍角半徑越大，殘余壓應力值越大；工件硬度越高，殘余壓應力值越大。工件硬度對工件表面完整性的影響極大，工件硬度值越大，越有利于殘余壓應力的形成。

        影響硬態切削已加工表面質量的另一個重要因素是白層的形成。白層是伴隨著硬態切削過程所形成的一種組織形態，它具有獨特的磨損特性：一方面硬度高，耐蝕性好；另一方面又表現出較高脆性，易引起早起剝落失效，甚至形成工件加工之后放置一個階段后開裂。在高剛性數控車床上采用陶瓷和PCBN刀具切削淬硬AISIE52100軸承鋼時發現：工件表層和亞表層的組織狀態發生變化，其微觀組織由白色的未回火層和黑色的過回火層組成。

        目前將白層視為馬氏體組織的觀點得到一致認可，主要爭議在于白層的精細結構。一種觀點認為白層是相變的結果，是由材料在切削過程中被快速加熱和驟然冷卻而形成的晶粒細小的細晶馬氏體組成。另一種觀點認為白層的形成僅術語變形機制，只是由塑性變形而得到的非常規型馬氏體。