加熱工藝不當(dāng)常產(chǎn)生的缺陷

加熱工藝不當(dāng)常產(chǎn)生的缺陷

    加熱不當(dāng)所產(chǎn)生的缺陷可分為：①由于介質(zhì)影響使坯料外層組織化學(xué)狀態(tài)變化而引起的缺陷，如氧化、脫碳、增碳和滲硫、滲銅等。②由內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的異常變化引起的缺陷，如過熱、過燒和未熱透等。③由于溫度在坯料內(nèi)部分布不均，引起內(nèi)應(yīng)力（如溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力）過大而產(chǎn)生的坯料開裂等。
    1.脫碳
    脫碳是指金屬在高溫下表層的碳被氧化，使得表層的含碳量較內(nèi)部有明顯降低的現(xiàn)象。
    脫碳層的深度與鋼的成分、爐氣的成分、溫度和在此溫度下的保溫時間有關(guān)。采用氧化性氣氛加熱易發(fā)生脫碳，高碳鋼易脫碳，含硅量多的鋼也易脫碳。
    脫碳使零件的強度和疲勞性能下降，磨損抗力減弱。
    2.增碳
    經(jīng)油爐加熱的鍛件，常常在表面或部分表面發(fā)生增碳現(xiàn)象。有時增碳層厚度達1.5～1.6mm，增碳層的含碳量達1％（質(zhì)量分數(shù)）左右，局部點含碳量甚至超過2％（質(zhì)量分數(shù)），出現(xiàn)萊氏體組織。
    這主要是在油爐加熱的情況下，當(dāng)坯料的位置靠近油爐噴嘴或者就在兩個噴嘴交叉噴射燃油的區(qū)域內(nèi)時，由于油和空氣混合得不太好，因而燃燒不完全，結(jié)果在坯料的表面形成還原性的滲碳氣氛，從而產(chǎn)生表面增碳的效果。
    增碳使鍛件的機械加工性能變壞，切削時易打刀。
    3.過熱
    過熱是指金屬坯料的加熱溫度過高，或在規(guī)定的鍛造與熱處理溫度范圍內(nèi)停留時間太長，或由于熱效應(yīng)使溫升過高而引起的晶粒粗大現(xiàn)象。
    碳鋼（亞共析或過共析鋼）過熱之后往往出現(xiàn)魏氏組織。馬氏體鋼過熱之后，往往出現(xiàn)晶內(nèi)織構(gòu)，工模具鋼往往以一次碳化物角狀化為特征判定過熱組織。鈦合金過熱后，出現(xiàn)明顯的β相晶界和平直細長的魏氏組織。合金鋼過熱后的斷口會出現(xiàn)石狀斷口或條狀斷口。過熱組織，由于晶粒粗大，將引起力學(xué)性能降低，尤其是沖擊韌度。
    一般過熱的結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過正常熱處理（正火、淬火）之后，組織可以改善，性能也隨之恢復(fù)，這種過熱常被稱之為不穩(wěn)定過熱；而合金結(jié)構(gòu)鋼的嚴(yán)重過熱經(jīng)一般的正火（包括高溫正火）、退火或淬火處理后，過熱組織不能完全消除，這種過熱常被稱之為穩(wěn)定過熱。
    4.過燒
    過燒是指金屬坯料的加熱溫度過高或在高溫加熱區(qū)停留時間過長，爐中的氧及其它氧化性氣體滲透到金屬晶粒間的空隙，并與鐵、硫、碳等氧化，形成了易熔的氧化物的共晶體，破壞了晶粒間的聯(lián)系，使材料的塑性急劇降低。過燒嚴(yán)重的金屬，撤粗時輕輕一擊就裂，拔長時將在過燒處出現(xiàn)橫向裂紋。
    過燒與過熱沒有嚴(yán)格的溫度界線。一般以晶粒出現(xiàn)氧化及熔化為特征來判斷過燒。對碳鋼來說，過燒時晶界熔化、嚴(yán)重氧化工模具鋼（高速鋼、Cr12型鋼等）過燒時，晶界因熔化而出現(xiàn)魚骨狀萊氏體。鋁合金過燒時出現(xiàn)晶界熔化三角區(qū)和復(fù)熔球等。鍛件過燒后，往往無法挽救，只好報廢。
    5.加熱裂紋
    在加熱截面尺寸大的大鋼錠和導(dǎo)熱性差的高合金鋼和高溫合金坯料時，如果低溫階段加熱速度過快，則坯料因內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。加之此時坯料由于溫度低而塑性較差，若熱應(yīng)力的數(shù)值超過坯料的強度極限，就會產(chǎn)生由中心向四周呈輻射狀的加熱裂紋，使整個斷面裂開。
    6.銅脆
    銅脆在鍛件表面上呈龜裂狀。高倍觀察時，有淡黃色的銅（或銅的固溶體）沿晶界分布。
    坯料加熱時，如爐內(nèi)殘存氧化銅屑，在高溫下氧化鋼還原為自由銅，熔融的鋼原子沿奧氏體晶界擴展，削弱了晶粒間的聯(lián)系。另外，鋼中含銅量較高[＞2％（質(zhì)量分數(shù)）]時，如在氧化性氣氛中加熱，在氧化鐵皮下形成富銅層，也引起鋼脆。

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