理化知识：正火对渗炭淬火质量的影响

 

正火对渗碳齿轮畸变的影响主要是由切削加工后的残余应力，通过钢件正火后的显微组织和力学性能引发的。分布均匀的F+P显微组织，较低强度与较大脆性的力学性能以及很小的残余应力可以减小齿轮无规律的热处理畸变。为此，正火的加热温度要高，一般为Ac3+80~150°，奥氏体晶粒较大（主要是为了增加脆性），正火冷却需采用两段冷却和控制冷却的等温处理工艺，使F+P的转变在很小的温度范围或同一温度下进行，如图



正火对切削加工的影响：渗碳齿轮毛坯正火的主要目的是提高钢件的切削加工性能，它要求钢件的强度低（刀刃容易插入）且脆性较大（容易断削和减小加工硬化率），并要求显微组织为加工硬化率小，淬火后体积胀大规律稳定的F+P,而不允许有M和贝氏体(B)，尤其是低碳低合金钢中的粒贝，因硬度并不太高，光学显微镜的形状与P相似，不易被人们发现，而其中的M/A岛，加工硬化率高，既容易打刀，又会使切削残余应力增大，而使齿轮热处理畸变增大。显微组织为F+P，硬度低而塑性高的低碳钢切削加工切削流出时切削与前刀面的相互滑动既在接触面上又转入较软的切削底层中，而发生塑性变形和加工硬化，切削与底层金属的等硬度线如图



切削面上的硬度提高了近3倍，因为切削表层的塑性变形，其位错密度增高，空位增多，使其体积膨胀，因而产生内应力——残余应力。对于汽车渗碳齿轮，为了提高钢件的切削性能，减小热处理畸变，三家国外汽车公司对齿轮毛坯的技术要求如图



并且均采用等温正火或者利用锻件余热等温正火。

正火对齿轮用钢的影响：影响齿轮钢坯硬度和显微组织除了正火方法和工艺参数之外，化学成分尤其是淬透性也是重要的影响因素。钢材成分偏析和带状组织严重，会使正火后齿轮毛坯切削性能恶化，齿轮各部位淬透性不一以及淬火体积变化不均，从而造成齿轮热处理畸变增大，对此，齿轮钢的成分偏析和带状组织也有严格要求。





正火与锻造以及渗碳淬火：由粗大奥氏体晶粒形成非稳定组织的低碳低合金钢有组织遗传性，渗碳齿轮钢锻造时，因高温加热，变形度不均和终锻温度较高，因而奥氏体晶粒比较粗大而不均匀。锻后冷却时，粗大晶粒部分容易获得非稳定的显微组织，比如说W和B，晶粒细小部分容易形成F+P。在正火加热时，前者因组织遗传又形成粗大晶粒，后者则获得较小晶粒。这种混晶组织在正火空冷时，粗晶粒部分还容易形成B。因而，切削性能恶化，切削残余应力增大，且在齿轮中呈不均匀分布，致使齿轮的热处理畸变规律破坏，畸变量增大，因此齿轮钢坯的显微组织一般不允许有B等非稳组织存在。如果正火后有粗大奥氏体晶粒产生的B组织存在，渗碳加热时又会因组织遗传形成粗大晶粒，淬火时这部分的淬透性会大于细小晶粒的部分，这样会使淬火应力分布不均，而使齿轮热处理畸变增大，因此正火处理不允许有B存在。正火目的回顾






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