零件經(jīng)過滲碳之后,由于表面層和心部的含碳量相差較大,表面與心部熱處理的相變溫度發(fā)生了較大的差異;同時(shí)長時(shí)間高溫滲碳引起晶粒粗化,使鋼的性能惡化。這些影響因素都給滲碳后的熱處理造成了困難。所以在實(shí)際生產(chǎn)中,要根據(jù)滲碳后的各種具體情況,分別采取不同的熱處理方法。
(1)滲碳后直接淬火+(160~200)℃×(2~3)h低溫回火工藝,在細(xì)晶粒鋼滲碳中廣泛采用,縮短生產(chǎn)周期,提高勞動生產(chǎn)率,節(jié)省能源消耗,降低生產(chǎn)成本。缺陷是:殘余奧氏體多,淬火變形大。根據(jù)零件所用鋼材的淬火件尺寸大小、對變形的要求等方面的特點(diǎn),可以在預(yù)冷后進(jìn)行水淬、油淬、水-油雙液淬或者用120~160℃熱油分級淬火。
(2)滲碳后預(yù)冷(到Ar3之上,一般是800~850℃)直接淬火+(160~200)℃×(2~3)h低溫回火工藝。淬火介質(zhì)選擇按照“滲碳后直接淬火”的方式。
以上兩個(gè)工藝除了要合理選擇淬火方式和嚴(yán)格控制預(yù)冷溫度外,還應(yīng)考慮到零件鋼材必須是細(xì)晶鋼,而且滲碳后只是進(jìn)行磨削加工,因直接淬火后難以進(jìn)行其他切削加工。
(3)滲碳后緩冷,重新加熱一次淬火+(160~200)℃×(2~3)h低溫回火工藝。淬火加熱溫度有兩種,820~850℃和780~810℃。表面層耐磨性高、殘余奧氏體少、淬火變形小。
對心部組織、性能要求較高的合金滲碳鋼零件,淬火溫度應(yīng)略高于心部的Ac3,常為Ac3+(30~50) ℃,心部完全重結(jié)晶,使晶粒細(xì)化,淬火后可獲得細(xì)晶粒的低碳馬氏體或索氏體組織,具體較好的強(qiáng)韌性。這一淬火溫度對表面層屬于偏高的范圍,因?yàn)槌^了表面層的Accm點(diǎn),晶粒有粗化傾向,且淬火后殘余奧氏體較多,但可消除網(wǎng)狀碳化物。
對表面層硬度和耐磨性要求很高,而對心部組織和性能要求不嚴(yán)的滲碳件,如各種量規(guī)等,淬火溫度可選Ac1+(40~60)℃。這一溫度對表面層完全合適,淬火后為馬氏體,含少量碳化物,殘余奧氏體很少,因而硬度高、耐磨性好。這一溫度對心部不能完全奧氏體化,只是部分組織淬火后為低碳馬氏體,還保留著一定數(shù)量的鐵素體未淬火,所以機(jī)械性能較差。應(yīng)當(dāng)指出,采用這種淬火溫度的前提必須是淬火前表面滲層中無網(wǎng)狀碳化物。在生產(chǎn)實(shí)踐中,對于一般碳鋼的滲碳零件,一次淬火溫度常在Ac1~Ac3,既高于Ac1+(40~60) ℃,又低于Ac3+(30~50)℃,如820~850℃之間,淬火后兼顧了表面與心部的組織、性能要求。這種淬火溫度,對心部要求強(qiáng)而韌,表層允許有較多的殘余奧氏體、表面耐磨、抗點(diǎn)蝕疲勞性能良好的零件特別適用。
淬火介質(zhì)的選擇,可按照鋼材的淬火性能、零件尺寸和形狀特點(diǎn)、組織性能和變形量要求等,采用單液、雙液、分級等方式進(jìn)行淬火。
(4)滲碳后高溫回火[(650~680) ℃×(6~38)h],一次淬火+(160~200)℃×(2~3)h低溫回火工藝。淬火加熱溫度為840~860℃,適用Cr-Ni合金滲碳鋼,高溫回火是使?jié)B碳冷卻形成的馬氏體和殘余奧氏體分解,便于切削加工,使?jié)B層淬火殘余奧氏體量減少。
(5)雙重淬火工藝就是在滲碳后進(jìn)行兩次淬火處理,然后再低溫回火的熱處理工藝。第一次淬火或正火:淬火的溫度常為Ac3+(30~50) ℃,對碳鋼為880~900℃?梢韵顚泳W(wǎng)狀碳化物、細(xì)化心部組織,為進(jìn)行表面層的第二次淬火準(zhǔn)備良好的原始組織。第二次淬火加熱[一般為Ac1+(40~60) ℃,即在Ac1~Accm]在760~800℃+(160~200)℃低溫回火,適用于重要滲碳件和采用粗晶粒鋼的滲碳件。
(6)滲碳后重新加熱淬火+冷處理+(160~200)℃低溫回火。對于高合金鋼,在心部的Ac1和Ac3溫度加熱淬火,表層殘余奧氏體量較多,經(jīng)過冷處理(一般一70~一120℃),促使奧氏體轉(zhuǎn)變,提高表面硬度,增加耐磨性。
(7)滲碳后感應(yīng)加熱淬火+(160~200)℃低溫回火。