回火工藝常見問題及解決

王俊超

【摘要】：回火就是把淬火后的鋼重新加熱到Ac1點(diǎn)以下的某一溫度，進(jìn)行一定時(shí)間的保溫，然后將其冷卻到室溫的熱處理工藝。主要是為了避免淬火鋼的變形和開裂將其內(nèi)應(yīng)力和脆性降低的一種工藝，獲得不同需要機(jī)械性能的零件。回火在改變材料性能的時(shí)候也會出現(xiàn)一些缺陷，因此我們盡可能的減少或彌補(bǔ)一些缺陷，這篇文章中我們介紹了一些回火的缺陷及補(bǔ)救措施。

【關(guān)鍵詞】：回火；缺陷；補(bǔ)救措施

如今鋼鐵行業(yè)日益發(fā)展，熱處理工藝發(fā)揮著越來越重要的地位。其中回火工藝決定材料基本性能，回火處理效果取決于回火溫度、時(shí)間及冷卻速率等因素。材料的強(qiáng)度與硬度與回火溫度有關(guān)，當(dāng)回火溫度升高時(shí)材料的強(qiáng)度和硬度反而降低，但是材料的延展性卻隨之提高。其中回火處理后的鋼對于大多數(shù)的零件來說即是熱處理工藝的最后一道工序，而且還能對鋼的性能有很大的影響。

一、回火工藝缺陷的產(chǎn)生及補(bǔ)救

（一）熱處理回火工藝鋼的硬度

1、硬度過高

回火后的鋼產(chǎn)生硬度過高的原因是回火不足，而產(chǎn)生回火不足的原因有兩種，一種可能是保溫時(shí)間太短，另一種也可能是回火溫度過低，最終導(dǎo)致組織未能完全轉(zhuǎn)變?yōu)樗枰慕M織，所以產(chǎn)生硬度過高。

此種缺陷只要把工件重新進(jìn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的回火熱處理工藝的方法，即可進(jìn)行補(bǔ)救，但是保溫時(shí)間必須要根據(jù)材料實(shí)際硬度情況來控制。

2、硬度不足

引起硬度不足的缺陷，主要是因?yàn)楣ぜ鼗鸬臏囟瘸^正常的回火加熱溫度，又或者是加熱后保溫時(shí)間太長，而導(dǎo)致產(chǎn)生硬度較低的組織。

對于此種缺陷的補(bǔ)救方法，必須將工件進(jìn)行重新淬火，然后再進(jìn)行回火處理。對于中溫或者低溫回火件，必須在淬火前進(jìn)行退火或正火處理，這樣就方便為淬火做好組織準(zhǔn)備。

（二） 熱處理回火工藝鋼的回火裂紋

1、產(chǎn)生原因

回火裂紋的產(chǎn)生是在回火過程中由于工藝控制不當(dāng)而造成的。

a.制造工模具時(shí)（高速鋼或高合金工具鋼），淬火后成馬氏體組織。當(dāng)進(jìn)行快速加熱回火時(shí)，如回火以高頻感應(yīng)加熱進(jìn)行加熱，因表層的馬氏體經(jīng)過回火后，碳在馬氏體中的含量減少，因而表層的體積產(chǎn)生收縮，表面會因?yàn)槭艿嚼瓚?yīng)力而產(chǎn)生裂紋。

b.當(dāng)脫碳層存在于工模具表面時(shí)，在表層的馬氏體中具有很大的拉應(yīng)力，內(nèi)外應(yīng)力不同從而出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，其特征主要為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

c.高速鋼和高合金工模具鋼在回火冷卻時(shí)，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。如果回火冷卻速度過快，則容易產(chǎn)生開裂。

2、回火裂紋的預(yù)防措施

a.回火加熱速度不能太快；

b.在熱處理前工模具必須要將脫碳層切削處理，使之完全干凈；在淬火過程中，要采取方法預(yù)防脫碳層產(chǎn)生。

c.回火冷卻時(shí)采用緩冷的方法進(jìn)行冷卻。普通零件在回火后大多數(shù)采用空冷。而對于大零件，一般采用爐冷的方式進(jìn)行冷卻。

（三）熱處理回火工藝鋼的回火脆性

第一類回火脆性（低溫回火脆性） 合金鋼淬火后在250—400℃回火中發(fā)生韌性降低的現(xiàn)象。而且不能通過重新加熱的方法將已經(jīng)發(fā)生的脆化部分進(jìn)行消除，也稱作不可逆回火脆性。對低溫回火產(chǎn)生脆性的起因，已作了大量的實(shí)驗(yàn)研究。對其原因并未十分清楚。一般認(rèn)為導(dǎo)致主要原因是，淬火鋼在250—400℃之間進(jìn)行回火時(shí)，滲碳體會在馬氏體晶界和亞晶界上析出。改進(jìn)方法：在鋼中加入一定量的硅或者采用等溫淬火的方法代替其他淬火方法以及回火時(shí)選擇不在脆化的溫度范圍。

第二類回火脆性（高溫回火脆性） 淬火后的合金鋼在500—550℃之間進(jìn)行回火，或在600℃以上溫度回火后用緩慢的冷卻速度進(jìn)行冷卻在450—600℃區(qū)間時(shí)會存在韌性降低的現(xiàn)象。為了消除這種高溫回火脆性，可以利用鉬與磷互相交互作用，妨礙磷在晶界的偏聚，能夠使高溫回火脆性降低。在熱處理操作中也常用快冷方法來防止發(fā)生高溫回火脆性。

回火脆性的出現(xiàn)，一是因?yàn)槭撬x回火溫度的不當(dāng)引起的，二是回火后冷卻速度選擇不當(dāng)而導(dǎo)致。在實(shí)際操作，正確選擇回火溫度和冷卻方式對我們來說至關(guān)重要。若產(chǎn)生回火脆性，對于低溫回火脆性，我們只能通過重新加熱淬火的方法，然后選擇溫度重新回火；對于高溫回火脆性，我們可以通過重新加熱回火，回火后要快速冷卻，一般采用油冷和水冷，不用空冷。

（四）熱處理回火工藝鋼的回火變形

為滿足零件的要求絕大多數(shù)工件都采用回火，但回火也可引起其變形。為防止變形我們應(yīng)注意幾點(diǎn)：一、我們要充分的考慮工件的保溫時(shí)間，因其影響著工件各部分的溫度是否均勻和組織能否轉(zhuǎn)變充分。二、還應(yīng)考慮工件的保溫溫度，使其消除和減少內(nèi)應(yīng)力。滿足這些條件從而使工件的性能滿足要求。三、還應(yīng)考慮工件的冷卻方法，要求精度不高的工件回火后一般采用都在空氣中進(jìn)行冷卻的方法就能滿足其性能，而對于一些重要的機(jī)器零件或工模具來說，通常都需采用緩慢冷卻的方法以防止重新產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和變形、開裂的現(xiàn)象。

結(jié)束語

熱處理對于冶金工業(yè)是一項(xiàng)重要基礎(chǔ)技術(shù)，生活中很多的重要零件都需要進(jìn)過熱處理工藝。而回火工藝能滿足很多工業(yè)應(yīng)用。例如高硬度、高耐磨性的刃具、模具、滾動軸承及滲碳的零件可以由低溫回火處理得到；具有一定韌性的彈簧、沖擊工具可以由中溫回火處理得到；具有良好綜合性能的連桿、螺栓及齒輪可以由高溫回火處理得到。所以我們在大多數(shù)的鋼的最后一道工藝應(yīng)合理選擇回火溫度及保溫時(shí)間，以減少我們在生產(chǎn)中的損失。

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