七、幾個相關問題分析
1.局部加熱淬火工件的變形問題
一般工件只要求有限幾個特定部位的變形程度不超差,而對其他部分的變形則不加計較。因此可以說,決定工件淬火變形大小的不是整個工件的所有部分的冷卻情況,而是工件上的參與了淬火變形部位的冷卻情況。為此,在第二部分提出了“工件.參與淬火變形部位”這個概念。但是,面對一個實際的工件,要回答“哪些部位參與了淬火變形?哪些部位沒有參與淬火變形?”卻很不容易。由于這樣的原因,在前面對整體淬火變形問題的討論中,我們實際上認為整個工件都參與了淬火變形。但是,在感應局部加熱淬火、火焰局部加熱淬火以及激光局部加熱淬火熱處理中,從加熱到淬火冷卻都不涉及整個工件。它們的參與淬火變形部位就不是整個工件, 是被加熱和冷卻的局部及其周圍部分。為此,有必要討論局部加熱淬火工件的淬火變形問題。
按照討論工件的形狀大小與冷卻速度帶寬窄的思路,任何一個工件的冷卻速度帶,都可以看成是構成它的多個組成部分的冷卻速度帶(集合代數(shù)的)相加的結果。因此,局部加熱淬火的工件,它的參與淬火變形部位的冷卻速度帶就一定比該工件整體淬火時的冷卻速度帶更窄。工件上同時加熱和冷卻的部分越小,跨越的界面越少,它的冷卻速度帶就越窄。按照討論工件的形狀大小與其第Ⅱ區(qū)的寬度的思路,任何一個工件的第兀區(qū),都可以看成是構成它的多個組成部分的第Ⅱ區(qū)的交。因此,局部加熱淬火的工件,它參與淬火變形部位的第Ⅱ區(qū)的寬度就一定比該工件整體淬火時的第Ⅱ區(qū)的要寬。它被同時加熱冷卻的部分越小,跨越的界面越少,它的第Ⅱ區(qū)也就越寬。感應加熱淬火,特別是循序加熱淬火中,同時被加熱淬火的區(qū)域往往很窄小。相應地,它的淬火變形問題涉及的冷卻速度帶就非常的窄;同時,它的第Ⅱ區(qū)卻義非常之寬。無疑,它產(chǎn)牛的淬火變形就非常之小。事實也是如此,與整體淬火相比,各類局部加熱淬火方式的淬火變形都相當小。但是,隨著被同時加熱并冷卻的區(qū)域的增大,加熱淬硬層深度增加,特別是跨越的而增多,淬火變形程度就會迅速增大。在淬火變形問題不難解決的情況下,一般說,感應加熱工件的淬火質(zhì)量問題,除了加熱的問題外,主要是其冷卻速度帶的位置問題。這方面最容易出的問題足,因淬火介質(zhì)選擇不當而引起的淬火丌裂問題和汴火硬度小夠問題。通常,uI以選擇的淬火介質(zhì)有清水、PAG淬火液,以及淬火油。如果用清水容易淬裂,可以改用PAG淬火液。如果用PAG淬火液時有淬裂,可以通過提高PAG濃度和降低介質(zhì)的流動速度來防止淬裂。對于要求更低淬火冷卻速度的工件,可以再改用埋油淬火。
縮小參與淬火變形部位可以減小上件的淬火變形,這應當成為一項控制工件淬火變形的措施來加以利用。
2.參與淬火變形部位及其三維分布
工件都是實體。實際工件上的參與淬火變形部位都是三維的。因此,工件的冷卻速度帶和第Ⅱ區(qū)也是三維分布的。本文之所以在一條直線上討論冷卻速度帶和第Ⅱ區(qū)的關系,是因為本文提供的僅儀是分析和解決淬火變形問題的共性的思路。它的作用是,遇到實際工件的淬火變形問題,采用本文提供的思路,有可能使問題變得更簡單和更容易解決。
3.關于評價淬火介質(zhì)的變形試塊
一種叫作美國海軍C形試塊(the U.S.Nayv C test)
的試樣,被用來評價淬火介質(zhì)防止淬火變形的能力。圖17是美國金屬手冊上介紹的這種試樣的外形尺寸。在它的基礎 對其形狀大小稍做改動,又演繹 r多種相似的試樣,習慣L統(tǒng)稱為“變形試塊”。國內(nèi)外的一些書刊中,對這類試塊及其應用常有介紹。但是,用這類試塊評選的“較理想的淬火介質(zhì)”,用丁實際乍產(chǎn)時,卻常常“時靈時不靈”。不僅對不同的工件如此,對不同的變形試塊也不例外。用本文所述的方法,很容易解釋發(fā)生這種問題的原岡。工件的形狀大小、所用鋼材和熱處理要求,決定了它的設計第Ⅱ區(qū)的位置和寬度。存一定生產(chǎn)條件下,不同的 工.件叉有不同的冷卻速度帶(的位置和寬度)。變形試塊的形狀大小、所用鋼種以及確定部位容許的變形程度確定之后,它也有自己的設計第Ⅱ區(qū)。工件的第Ⅱ區(qū)與選用的變形試塊的第Ⅱ區(qū)完全相同的可能性足很小的。即便第Ⅱ區(qū)(的位置和寬度)完全相同,工件和變形試塊又各有自己的冷卻速度帶。它們的冷卻速度帶完全相同的可能性也是很小的。因此,用變形試塊去為另外的工件選擇合適的淬火介質(zhì),實在是“張冠李戴”。