渗碳降温淬火与渗碳空（缓）冷—再加热淬火的性能差异

霜月 · 发表于 2013-1-17 22:47:38

同一种材料齿轮，如果采用渗碳降温淬火与采用渗碳空（缓）冷—再加热淬火的组织、硬度、硬化层都相同的情况下，使用上还会有差别吗？

cnszgong · 发表于 2013-1-19 19:34:45

个人认为这两种工艺对零件的使用应该差别不大。不过从控制零件变形的角度来讲，采用渗碳降温淬火对零件的变形控制比与采用渗碳空（缓）冷—再加热淬火的效果要好。因此如果渗碳零件在渗碳淬火后还需磨削加工的话、变形大的零件磨削后其有效硬化层是不均匀的。所以可能会对零件的使用寿命造成一定影响。

追求卓越 · 发表于 2013-1-19 20:38:43

组织决定性能，如果组织、硬度、硬化层全部一致，去除内应力的影响，性能一致。关键是组织完全一致吗？肯定会有些区别

霜月 · 发表于 2013-1-19 21:06:21

追求卓越发表于 2013-1-19 20:38

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组织决定性能，如果组织、硬度、硬化层全部一致，去除内应力的影响，性能一致。关键是组织完全一致吗？肯定 ...

完全一致很难，但都在标准要求的范围内吧。

沧海一声笑 · 发表于 2013-1-19 21:09:11

能够直接淬火还是不要缓冷再加热！

microsoft · 发表于 2013-1-19 21:10:10

霜月发表于 2013-1-19 21:06

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完全一致很难，但都在标准要求的范围内吧。

实际操作还是渗碳后降温直接淬火比较方便，为什么还有很多零件要求渗碳缓冷后在感应淬火呢？

追求卓越 · 发表于 2013-1-19 21:11:40

降温淬火与重新加热淬火性能应不一致，就如您所做的，重新加热淬火变形量小。从耐冲击来即韧性方面，热处理数据手册上显示差距也是很大的，否则重新加热淬火就没有存在的市场了，毕竟这种处理的方法成本高，效率低，您认为呢？

霜月 · 发表于 2013-1-19 21:52:53

沧海一声笑发表于 2013-1-19 21:09

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能够直接淬火还是不要缓冷再加热！

我们有部分图纸来自德国，图纸上就明确要求渗碳渗碳、冷到室温再加热淬火，采用渗碳降温直接淬火工艺完全能满足技术要求和变形要求，很不理解，所以有此一问。

cnszgong · 发表于 2013-1-19 22:46:19

德国人呵呵
德国人也不都是热处理行家。
个人观点不足为凭

dqy · 发表于 2013-1-19 22:58:17

二次淬火是改善心部的性能，并优化表层组织，性能指标有所改善。
当然这与材料有关系、

cnszgong · 发表于 2013-1-19 23:36:37

材料牌号是什么？

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-1-20 10:15:10

本帖最后由以前以后于 2013-1-21 11:31 编辑

microsoft 发表于 2013-1-19 21:10

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实际操作还是渗碳后降温直接淬火比较方便，为什么还有很多零件要求渗碳缓冷后在感应淬火呢？ ...

个人愚见：无论是渗碳缓冷后重新加热淬火，还是渗碳缓冷后经过一次或多次高温回火，再重新加热淬火，都是不得已之举，如果在完全能够满足设计要求和服役性能、寿命的情况下，采用渗碳后直接降温淬火，不仅简化了工艺，减少了生产组织过程中的各种不确定因素，更便于质量控制，而且，可以大大缩短生产周期，直接成本、生产效率等各方面的优势是（实）现而易见的。

霜月 · 发表于 2013-1-20 10:28:57

cnszgong 发表于 2013-1-19 23:36

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材料牌号是什么？

材料为ZF7,相当于20MnCr5，加了微量的B。

cnszgong · 发表于 2013-1-20 10:33:00

霜月发表于 2013-1-20 10:28

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材料为ZF7,相当于20MnCr5，加了微量的B。

18CrMnBH(德国牌号ZF7)是高级齿轮钢,其渗碳处理后主要应用于制作高档汽车的变速箱齿轮。

霜月 · 发表于 2013-1-20 10:40:54

cnszgong 发表于 2013-1-20 10:33

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18CrMnBH(德国牌号ZF7)是高级齿轮钢,其渗碳处理后主要应用于制作高档汽车的变速箱齿轮。 ...

早期我们用此材料制作的齿轮，由于部分材料存在混晶，齿轮全部采用渗碳、缓冷、再加热淬火工艺处理，周期长不说，齿轮变形也大，后钢厂改进冶炼技术，混晶的问题减少，工艺改为渗碳降温直接淬火，热处理周期缩短25%，变形问题依然存在，但比之前小了。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-1-20 10:41:05

本帖最后由孤鸿踏雪于 2013-1-21 11:39 编辑

霜月发表于 2013-1-19 21:52

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我们有部分图纸来自德国，图纸上就明确要求渗碳渗碳、冷到室温再加热淬火，采用渗碳降温直接淬火工艺完全 ...

我们为国外客户（也是德国的）开发的产品，采用20Cr2Ni4A，渗碳缓冷+两次高回，最后再重新加热淬火，样件送到德国本土做强化试验，对方检测其组织后非常满意，他们竟然提出质疑，为什么要进行渗碳缓冷后再加热淬火呢？

霜月 · 发表于 2013-1-20 10:44:59

孤鸿踏雪发表于 2013-1-20 10:15

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个人愚见：无论是渗碳缓冷后重新加热淬火，还是渗碳缓冷后经过一次或多次高温回火，再重新加热淬 ...

我的一位前辈告诫：即使用20CrMnTi制作轴承座圈也必须采用渗碳空冷、再加热淬火工艺，几年前为了降本增效，改为渗碳降温直接淬火工艺，我从售后了解的情况是用户没有反馈过这个零件的质量问题。

cnszgong · 发表于 2013-1-20 10:45:46

霜月发表于 2013-1-20 10:40

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早期我们用此材料制作的齿轮，由于部分材料存在混晶，齿轮全部采用渗碳、缓冷、再加热淬火工艺处理，周期 ...

变形控制是个系统工程、包括原材料控制、预先热处理、冷热加工衔接配合问题、最终热处理的工装设计、和最终热处理的工艺设计等等的。
最近我们在做出口德国的齿轮箱产品、锻件原材料来自国内某军工企业。

秦时明月 · 发表于 2013-1-20 10:51:26

对大形齿轮来说，缓冷再加热淬火可起到调整齿轮某一部分尺寸的作用，同时可细化心部组织。

cnszgong · 发表于 2013-1-20 10:53:27

秦楼明月发表于 2013-1-20 10:51

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对大形齿轮来说，缓冷再加热淬火可起到调整齿轮某一部分尺寸的作用，同时可细化心部组织。 ...

是的当这还要看具体检测部位在哪里。

吉祥如意 · 发表于 2013-1-20 12:00:16

首先，这是两种不同的工艺思考。在满足技术条件下，一次淬火更经济。但是，与二次淬火有本质的不同，不同表现在金相微观结构和综合机械性能上。从转变机理上说，二次加热有一个材料成分的均匀化，碳和合金元素的再分配过程。硬度可以大体相当，其它指标比如低温性能则相差很大。对于低碳高合金渗碳钢更是如此。建议霜月同行在二次淬火基础上再思考一下，还有更精妙的办法。

吉祥如意 · 发表于 2013-1-21 10:14:21

我说一个案例与同行分享。船用齿轮，单件重3公斤，17Cr2Ni2MoA，实际有效硬化层深度1.16，用时540分钟，840℃淬火，190℃×2次回火，表面硬度HRC61-62，回火马氏体3级，残留奥氏体2级，碳化物2级。采用的就是二次淬火的思路。

tom · 发表于 2013-1-21 10:20:26

吉祥如意发表于 2013-1-21 10:14

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我说一个案例与同行分享。船用齿轮，单件重3公斤，17Cr2Ni2MoA，实际有效硬化层深度1.16，用时540分钟，840 ...

实际有效硬化层深度1.16，磨前吗？
用时540分，是强渗+扩散的时间，还是包括其它？

aaron01 · 发表于 2013-1-21 10:20:53

吉祥如意发表于 2013-1-20 12:00

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首先，这是两种不同的工艺思考。在满足技术条件下，一次淬火更经济。但是，与二次淬火有本质的不同，不同表 ...

与前辈讨论，二次淬火改善材料低温性能的原因是什么？
是调整晶粒度？还是调整渗层残奥量？

吉祥如意 · 发表于 2013-1-21 11:04:28

本帖最后由以前以后于 2013-1-21 11:27 编辑

我不知如何回答大家的提问？
1. 二次淬火首先要发生相变，碳和其它合金元素有一个重新溶解和再分配的过程，二次加热是第一次加热的继续和提高。
2. 工件的低温综合性能的提高的原因就在于此。金相组织决定机械性能是大家常挂在嘴边的话。
3. 1.16的深度是实测的数据，技术要求为0.8-1.2。
4. 用时540分钟是进炉与出炉的时间，包括二次淬火完成的时间。

wanggong · 发表于 2013-1-21 11:26:55

秦楼明月发表于 2013-1-20 10:51

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对大形齿轮来说，缓冷再加热淬火可起到调整齿轮某一部分尺寸的作用，同时可细化心部组织。 ...

缓冷可不可以理解成增加了一次"正火"或"退火"?虽说渗碳前已经"正火"或"退火"了,由于渗过碳了,再"正火"或"退火"一次.也正是由于渗碳前已经"正火"或"退火"了,所以此道缓冷工序能省掉就尽量不要吧?
换言之,正火(退火)充分的情况下,正火一次与正火两次有什么区别?

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-1-21 11:42:47

霜月发表于 2013-1-20 10:44

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我的一位前辈告诫：即使用20CrMnTi制作轴承座圈也必须采用渗碳空冷、再加热淬火工艺，几年前为了降本增效 ...

我这里有一个手稿资料

吉祥如意 · 发表于 2013-1-21 11:47:08

渗碳缓冷是在相对平衡的状态下进行。也是预处理正火的补充和增强，没有前者，后者做起来就困难。从本质上说，缓冷的目的不是要再进行正火，而是处于技术要求的考虑。

taofans · 发表于 2013-1-21 12:22:24

首先缓冷再加热淬火，可以大大减少残余奥氏体含量，对零件控制变形有重要意义。

aaron01 · 发表于 2013-1-21 12:58:16

吉祥如意发表于 2013-1-21 11:04

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我不知如何回答大家的提问？
1. 二次淬火首先要发生相变，碳和其它合金元素有一个重新溶解和再分配的过程， ...

不好意思，请原谅我的刨根问底儿，似乎我还是没明白二次淬火对低温性能的影响是如何实现的，因为平时工作中也很少去测零件的力学性能，尤其是低温力学性能，对于这个现象没有什么概念，也不知道是否有此现象，是普遍现象？还是只针对某些材料会出现？
另外，这个影响的机制我也没有搞明白，按照我以前的认识，低温冲击韧性和晶粒度有关，晶粒越细低温冲击韧性越好，如果是这样的话可以理解二次加热奥氏体化的影响机制。但22楼的例子我的理解是残奥转变问题，第一次回火后的部分残奥在回火冷却时转变成马氏体，第二次回火是将这部分淬火马氏体转变成回火马氏体，消除硬而脆的淬火马氏体相从而提高零件性能，是不是应该这样理解？似乎这和二次淬火没关系，渗碳后直接淬火也可以造成残奥问题的，还是您已经把回火后的空冷当做第二次淬火了？

吉祥如意 · 发表于 2013-1-21 13:40:03

我试一下换个角度来谈：1.二次淬火获得了新的组织，与第一次的组织不同。不同的组织应该具有不同的性能（包括低温性能）。2.对于高合金钢而言（包括残留奥氏体量较多的钢），采用多次回火是必须的步骤。3.能不能用一次长时间回火来替代多次回火呢？这里涉及到残留奥氏体稳定化的问题。

秦时明月 · 发表于 2013-1-21 13:40:19

对于船用螺伞齿轮，不论工件大小，性能试样大部分是连体的，渗碳淬火后从本上切下来做性能，降温直接淬火做性能几乎100%达不到性能要求指标，必须通过缓冷有的还要高回再淬火性能才能达要求，有的还要采取更特殊的淬火手段才能达到。

aaron01 · 发表于 2013-1-21 14:53:15

似乎可以得出这样的结论了，不考虑变形因素前提下，
渗碳后淬火，然后再高温回火，再进行二次加热淬火后得到的组织对零件的性能而言是最好的；
其次是渗碳后缓冷，加高回，再二次加热淬火，
而渗碳后直接淬火的情况是最差的。

wanggong · 发表于 2013-1-21 15:07:51

aaron01 发表于 2013-1-21 14:53

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似乎可以得出这样的结论了，不考虑变形因素前提下，
渗碳后淬火，然后再高温回火，再进行二次加热淬火后得 ...

先不考虑渗碳因素，可不可以这样理解：第一种情况是不是相当于调质+淬火，第二种情况是相当于正火（或退火）+高回+淬火，第三种情况就是淬火？
再把渗碳因素考虑到。。。

aaron01 · 发表于 2013-1-21 15:19:22

wanggong 发表于 2013-1-21 15:07

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先不考虑渗碳因素，可不可以这样理解：第一种情况是不是相当于调质+淬火，第二种情况是相当于正火（或退 ...

王工意见是方案1相当于多了一道调质预先热处理？这么理解似乎也有道理！
这是个很好的话题，不过好像还缺少点数据支持，希望能有朋友分享这方面的数据就最好了。

吉祥如意 · 发表于 2013-1-21 15:42:03

是的。一次长时间回火绝对不能替代多次回火。另外，对于回火的重要性和其中的奥妙也是相当的有趣。有处理高速钢和高合金工模钢的经历的人更深有体会。热处理工作者做事一定要有主见。有些数据我正在整理，拿给请各位分享。不过要有耐心等待哟。

cnszgong · 发表于 2013-1-21 18:01:07

秦楼明月发表于 2013-1-21 13:40

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对于船用螺伞齿轮，不论工件大小，性能试样大部分是连体的，渗碳淬火后从本上切下来做性能，降温直接淬火做 ...

对于船用螺伞齿轮、有没有相关标准？有的话可否发上来共享一下？

秦时明月 · 发表于 2013-1-21 18:33:13

cnszgong 发表于 2013-1-21 18:01

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对于船用螺伞齿轮、有没有相关标准？有的话可否发上来共享一下？ ...

船用齿轮标准执行中国船级社出版的“材料与焊接规范”有关要求，我这没电子版的。

霜月 · 发表于 2013-1-21 20:06:57

吉祥如意发表于 2013-1-21 10:14

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我说一个案例与同行分享。船用齿轮，单件重3公斤，17Cr2Ni2MoA，实际有效硬化层深度1.16，用时540分钟，840 ...

请问这里说的二次淬火是渗碳冷却后再加热淬火吗？

霜月 · 发表于 2013-1-21 20:15:48

cnszgong 发表于 2013-1-20 10:45

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变形控制是个系统工程、包括原材料控制、预先热处理、冷热加工衔接配合问题、最终热处理的工装设计、和最 ...

军工企业提供的原材料变形应该要小些吧？

cnszgong · 发表于 2013-1-21 20:18:54

霜月发表于 2013-1-21 20:15

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军工企业提供的原材料变形应该要小些吧？

材料均匀度相对来说好一些，畸变概率相对要小点，但还是会出点小问题的。

吉祥如意 · 发表于 2013-1-21 21:38:42

各位都是行家里手。能否留点悬念。二次淬火是业内普遍的说法。军工企业提供的原材料主要渠道是钢厂直接订货，有专门的要求。从某种意义上说，用这种材料热处理，在正确的热处理工艺下生产变形要小。

cnszgong · 发表于 2013-1-21 22:03:12

本帖最后由 cnszgong 于 2013-1-21 22:06 编辑

秦楼明月发表于 2013-1-21 13:40

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对于船用螺伞齿轮，不论工件大小，性能试样大部分是连体的，渗碳淬火后从本上切下来做性能，降温直接淬火做 ...

这个连体试样是在罗伞齿轮的哪个部位？直径多少？连体试样是空白渗碳吗？

霜月 · 发表于 2013-1-21 22:07:18

有人将渗碳、空（缓）冷，再加热淬火称为一次淬火，不是常说的二次加热淬火，所以有此一问。

aaron01 · 发表于 2013-1-21 22:59:17

本帖最后由 aaron01 于 2013-1-22 07:34 编辑

其实象12Cr2Ni4MoA，20Cr2Ni4A这样的材料，如果是在普通场合应用，渗碳直淬可能会是大家都去尝试的降低成本的工艺，但是真正在铁路，航空等领域，连渗碳缓冷工艺都不会选择，毫无例外地选择二次淬火工艺，既然已经选择这样昂贵的材料，和昂贵的深层渗碳工艺，就不会在乎什么磨加工成本，变形是可以通过磨加工来修正的！
以前不是很理解为什么客户舍近求远，通过这个帖子的讨论，豁然省悟，原来两种工艺在性能上是存在很大差异的！

秦时明月 · 发表于 2013-1-22 06:46:40

cnszgong 发表于 2013-1-21 22:03

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这个连体试样是在罗伞齿轮的哪个部位？直径多少？连体试样是空白渗碳吗？ ...

连体试样位置：主动轮在杆尾部，从动轮在齿背面，连体试样与工件尺寸基本一样大，连体试样是否空白渗碳，依技术要求而定。

孤鸿踏雪 · 发表于 2013-1-22 09:53:05

aaron01 发表于 2013-1-21 22:59

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其实象12Cr2Ni4MoA，20Cr2Ni4A这样的材料，如果是在普通场合应用，渗碳直淬可能会是大家都去尝试的降低成本 ...

在没有找到详实证据之前，暂时认同

霜月 · 发表于 2013-1-22 13:44:59

秦楼明月发表于 2013-1-21 13:40

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对于船用螺伞齿轮，不论工件大小，性能试样大部分是连体的，渗碳淬火后从本上切下来做性能，降温直接淬火做 ...

请问：降温直接淬火是所有性能都达不到呢还是部分性能达不到？

秦时明月 · 发表于 2013-1-22 15:40:39

霜月发表于 2013-1-22 13:44

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请问：降温直接淬火是所有性能都达不到呢还是部分性能达不到？

总体说来，船用螺伞比较难做，有时4个指标个全达不到，有时强度指标达到，其余3个达不到。

霜月 · 发表于 2013-1-22 21:13:16

我们没有检测过成品零件的力学性能，不过以前生产东风盆角齿，材料为20CrMnTi，渗碳降温淬火，硬度、渗碳层及金相组织都符合标准要求，但台架试验寿命就在30万次左右徘徊。后来采用渗碳空冷、盐炉再加热淬火工艺处理，台架寿命提高到了100万次左右，但大批量生产不可能这样单件生产，而且再加热淬火存在表面脱碳的问题。

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