谈谈渗碳淬火零件的变形影响因素与控制

正信热处理 · 发表于 2014-12-16 13:15:35

渗碳淬火后变形是我们热处理同仁每天都会遇到而又头疼的问题，可能以前之家对此问题有过探讨。感兴趣的朋友可以再次讨论一下。
1、轴类零件的弯曲变形
2、片状零件的曲翘变形
3、套类零件的内孔缩涨变形
4、齿轮、齿轴花键、销子孔收缩变形
议题较大，影响因素错综复杂：热前加工余量、装料方式、零件自身尺寸、材料本身淬透性好坏、热处理工艺、淬火介质自身特性、冷却各阶段对冷却介质冷却烈度的控制等等。之家不乏高手前辈，有些是轴类零件的高手、有些是齿轮方面专家、有些做套管类零件经验丰富。而我本人所在企业的性质决定了必须要面对于以上所有产品，以前似乎对个别类型产品的变形还有点头绪，现在是越来越迷茫了。

现再次发出议题，望专家解惑{:soso_e181:}

正信热处理 · 发表于 2014-12-16 13:54:03

先谈谈个人的看法及疑问：
1、轴类零件及片状零件宜垂直装夹，垂直淬火，应选用阻力最小方向入油。升温要平缓，有条件最好阶梯升温。疑问：渗碳温度、淬火温度与材料自身淬透性同时影响淬火后的变形量，那么是不是渗碳温度越低、淬火温度越低、冷却越平缓（走等温油与超速油两个极端）变形越小呢？低温、低冷速对淬透性好和不好的材料是否同样适用？芯部硬度越低变形一定会越小吗？片状零件的中心区域很难获得良好的淬火效果，往往会成为曲翘变形的主因，有没有好的方法去控制呢？

Adam · 发表于 2014-12-16 14:35:09

这点基本看老总，还有质量经理
技术再牛，作用相对有限

正信热处理 · 发表于 2014-12-16 14:59:08

Adam 发表于 2014-12-16 14:35
这点基本看老总，还有质量经理
技术再牛，作用相对有限

可惜我们小企业没总也没经理，老板只看结果。不管啥玩意儿啥装备，目标是把好的东西搞出来。

正信热处理 · 发表于 2014-12-16 15:10:33

一类斜齿轮：外径40孔20 外径50孔20 等五六个品种，最大外径80孔35 最小外径34孔16 厚度从12-45不等，销子孔从4-10。一类产品一起渗碳淬火，同种工艺出来，最小一档齿轮的销子孔止通不合格，通规不进，止通规尺寸为4+0.018mm.现客户要求整改，先后试验近五种工艺，渗碳温度从900-860 ，淬火温度从860-800都试过，唯这种规格淬火后总会缩小。
在此请中医一名，先把把脉，再烦请开个方子{:soso__1039173773029404865_2:}

日月光辉 · 发表于 2014-12-16 22:08:47

正信热处理发表于 2014-12-16 15:10
一类斜齿轮：外径40孔20 外径50孔20 等五六个品种，最大外径80孔35 最小外径34孔16 厚度从12-45不等， ...

什么材料的，怎么装炉。想办法控制内控的冷却速度，让内孔的冷却速度慢下来

正信热处理 · 发表于 2014-12-16 23:04:08

平放和串挂（平面入油和齿面入油）都试过，通规都不会过。

正信热处理 · 发表于 2014-12-16 23:26:38

本帖最后由正信热处理于 2014-12-16 23:34 编辑

让孔冷却慢下来也是一种好思路，有没有细化的建议？孔冷却越慢（芯部硬度越低）收缩越小吗？是将高温冷速降低还是低温冷速降低，再或者是两者都降低（这点可以通过淬火时调整搅拌速度控制。）这似乎与我实战中另一案例冲突：具体尺寸不清楚了，一个外经50厚4mm孔深3Omm的齿套，芯部44一45时内孔胀大，38一40时收缩，42左右时变形最小。20号钢套管，渗淬后淬快油的收缩大，而淬慢油的收缩反而大。

正信热处理 · 发表于 2014-12-16 23:39:59

了解过艾伦、孤版、沧版、龚工、霜月、小袁、小朱等可是齿轮行业大侠，可否就现实案例发表看法呢？为什么壁厚大的收缩会小、壁厚最薄的反而收缩最大呢？

cnszgong · 发表于 2014-12-16 23:50:24

正信热处理发表于 2014-12-16 23:39
了解过艾伦、孤版、沧版、龚工、霜月、小袁、小朱等可是齿轮行业大侠，可否就现实案例发表看法呢？为什么 ...

除了零件的形状和规格要考虑，材料本身的淬透性也要考虑的。

cnszgong · 发表于 2014-12-17 00:04:50

记得以前处理过两种不同材质但零件形状和尺寸差不多的齿轮，直径都有一米以上。
一种是20CrNiMo、一种是17Cr2Ni2Mo。使用几乎相同的渗碳工艺，装炉方法、和冷却介质。
但变形就是不一样，17Cr2Ni2Mo的零件呈现整体涨大，即内孔和外圆都涨大。20CrNiMo的是内孔涨大、而外圆却缩小了。

正信热处理 · 发表于 2014-12-17 00:21:40

cnszgong 发表于 2014-12-17 00:04
记得以前处理过两种不同材质但零件形状和尺寸差不多的齿轮，直径都有一米以上。
一种是20CrNiMo、一种是17C ...

我的理解是表面到芯部都完全淬透时，组织应力占主导。整体会呈胀大趋势。

Adam · 发表于 2014-12-17 10:02:30

正信热处理发表于 2014-12-16 23:26
让孔冷却慢下来也是一种好思路，有没有细化的建议？孔冷却越慢（芯部硬度越低）收缩越小吗？是将高温冷速降 ...

其实你的数据还是很有规律的，而且是比较理想的规律，调整也不难
不过如果质量跟得上，那好搞的

Adam · 发表于 2014-12-17 10:05:54

影响变形的因素，
原材料
锻造及毛坯的热处理
机加工
热处理设备
热处理工艺

从你的介绍看来其它的你们没有办法控制，
可能唯一可用的只有热处理工艺了，从这方面下手吧

宝刀 · 发表于 2014-12-17 16:43:27

正信热处理发表于 2014-12-17 00:21
我的理解是表面到芯部都完全淬透时，组织应力占主导。整体会呈胀大趋势。 ...

估计从你认可“知无不言言无不尽”的大侠那里得不到什么

aaron01 · 发表于 2014-12-17 16:53:03

你说的到底是通规通不过看，还是止规止不住？圆度情况测过吗？
另外，零件的形状呢？整个内孔的轴线上看，齿轮壁厚一致吗？

正信热处理 · 发表于 2014-12-20 10:40:07

aaron01 发表于 2014-12-17 16:53
你说的到底是通规通不过看，还是止规止不住？圆度情况测过吗？
另外，零件的形状呢？整个内孔的轴线上看， ...

一直想整个实物照片的，可最近客户没货过来。以后有机会再传吧。
是销子孔收缩通规不过，圆度倒还好。是一个外径60mm 内孔15mm 厚度18mm的一个斜齿轮。整个截面尺寸都一样。销子孔4+0.018mm.

沧海一声笑 · 发表于 2014-12-21 16:51:55

张工：是这两张图片吗？？

小张一.jpeg

沧海一声笑 · 发表于 2014-12-21 17:00:19

正信热处理发表于 2014-12-16 23:04
平放和串挂（平面入油和齿面入油）都试过，通规都不会过。

张工你好：如果通规不过那么是键槽在淬火后是呈收缩状态，也就是冷却速度过快所致（低温段冷速快）。
解决的办法是降低低温段冷速，减少内孔间隙（套芯棒）。
或者降低淬火温度，降低淬火油温度，反正一切可以降低冷速的手段都可以使！
另外如果键槽硬度要求不严格，那么可以采用涂抹防渗涂料的办法来降低淬火时的冷速

正信热处理 · 发表于 2014-12-21 18:04:53

谢谢沧版！正是我前几天发给您的这几组，8mm的销子孔收缩倒还好，4一5mm的做了10件，5件收缩，2件刚好，还有3件止规都能进。没好办法拿朋友哪里淬等温油试了，结果要过两天才能出来。
齿轮装夹时选用平放还是串挂有讲究吗？与直经和高度比有关吗？

沧海一声笑 · 发表于 2014-12-21 18:29:42

正信热处理发表于 2014-12-21 18:04
谢谢沧版！正是我前几天发给您的这几组，8mm的销子孔收缩倒还好，4一5mm的做了10件，5件收缩，2件刚好，还 ...

按照你这样的淬火结果，那么还是没有规律性的，这个就难办了

沧海一声笑 · 发表于 2014-12-21 18:32:34

我们有一种沙滩车齿轮，模数较小用车间现有的快速淬火油淬火难以满足技术要求，而且我们还是用芯板固定的，有一大部分花键内孔收缩，用分级淬火油后就没有问题

正信热处理 · 发表于 2014-12-21 18:45:57

出现这种胀缩不一致的情况，能在等温中解决最好，如果连等温油也不好控制。我想得在原材料上下功夫，毕竟公差就这么小。

沧海一声笑 · 发表于 2014-12-21 19:01:21

正信热处理发表于 2014-12-21 18:45
出现这种胀缩不一致的情况，能在等温中解决最好，如果连等温油也不好控制。我想得在原材料上下功夫，毕竟公 ...

这种键槽俺们这里都是热处理后再线切割加工

沧海一声笑 · 发表于 2014-12-21 19:06:20

沧海一声笑发表于 2014-12-21 19:01
这种键槽俺们这里都是热处理后再线切割加工

只能说你的客户太精明，毕竟后续线切割的费用也不低，效率不高

正信热处理 · 发表于 2014-12-21 19:13:44

齿轮渗碳淬火装料方式有哪些讲究呢？哪些该横向入油哪些类型的该垂直入油呢？外径内孔胀缩与芯部硬度是否有明确关联，有没有可遵循的规律呢？

沧海一声笑 · 发表于 2014-12-21 20:04:58

正信热处理发表于 2014-12-21 19:13
齿轮渗碳淬火装料方式有哪些讲究呢？哪些该横向入油哪些类型的该垂直入油呢？外径内孔胀缩与芯部硬度是否有 ...

这个东西只有经过了，才明白是怎么回事！！

正信热处理 · 发表于 2014-12-22 15:48:35

大家看看这个油做齿轮冷却特性如何？

沧海一声笑 · 发表于 2014-12-22 18:25:36

正信热处理发表于 2014-12-22 15:48
大家看看这个油做齿轮冷却特性如何？

104的最大冷速，有点类似于快速淬火油了，对于较大模数的齿轮类冷却适合，入股小模数产品不适合！

颐柏热处理 · 发表于 2015-1-5 12:25:12

套芯棒应该可以解决问题！！！

一路向前 · 发表于 2015-1-5 13:39:36

这些问题，只要保证技术要求达到的情况下，采用模糊淬火方法，一般都可以把淬火变形控制在要求范围内。

正信热处理 · 发表于 2015-1-5 13:48:12

一路向前发表于 2015-1-5 13:39
这些问题，只要保证技术要求达到的情况下，采用模糊淬火方法，一般都可以把淬火变形控制在要求范围内。 ...

请教:何为模糊淬火法？

正信热处理 · 发表于 2015-1-5 13:50:03

颐柏热处理发表于 2015-1-5 12:25
套芯棒应该可以解决问题！！！

也就是将销子孔堵上吧D？因孔公差很小，销子拿下来后可反复利用几次？

正信热处理 · 发表于 2015-1-5 13:59:56

沧海一声笑发表于 2014-12-22 18:25
104的最大冷速，有点类似于快速淬火油了，对于较大模数的齿轮类冷却适合，入股小模数产品不适合！ ...

做另一带花键齿轮，淬火后内花键收缩0.3一0.4mm，本来预留执处理允许收缩余量为0.18一0.2mm，也就是说把余量缩完还多出0.1一0.2mm。后来将已收缩的产品拿到盐浴炉830度加热后淬盐水，已收缩的产品又胀大了，以前通规不能进，现在通规能进了。但考虑到其它风险，只进行了试样，没大批量返修。

正信热处理 · 发表于 2015-1-5 14:00:14

沧海一声笑发表于 2014-12-22 18:25
104的最大冷速，有点类似于快速淬火油了，对于较大模数的齿轮类冷却适合，入股小模数产品不适合！ ...

做另一带花键齿轮，淬火后内花键收缩0.3一0.4mm，本来预留执处理允许收缩余量为0.18一0.2mm，也就是说把余量缩完还多出0.1一0.2mm。后来将已收缩的产品拿到盐浴炉830度加热后淬盐水，已收缩的产品又胀大了，以前通规不能进，现在通规能进了。但考虑到其它风险，只进行了试样，没大批量返修。

心沐长风 · 发表于 2015-3-17 20:25:36

请问降低低温段冷速的具体办法是？

心沐长风 · 发表于 2015-3-18 20:17:10

零件的化学成分，预备热处理合格吗？

正信热处理 · 发表于 2015-3-19 08:12:38

心沐长风发表于 2015-3-17 20:25
请问降低低温段冷速的具体办法是？

这个由油品供应商调整解决。

正信热处理 · 发表于 2015-3-19 08:14:19

心沐长风发表于 2015-3-18 20:17
零件的化学成分，预备热处理合格吗？

成份是合格的。但未经过预备热处理，棒料成接车加工后滚齿成型。问题是一段时间非常稳定，一段时间又不稳定。

正信热处理 · 发表于 2015-3-19 08:16:05

突然有个想法，尺寸的变化跟气候有关系吗？

心沐长风 · 发表于 2015-3-19 20:12:52

你们的材料是20CrMnTi吗？齿轮是直接用棒料车的吗？

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谈谈渗碳淬火零件的变形影响因素与控制

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