真空热处理中工件增碳现象的深度解析:淬火油污染与石墨件的影响

   日期:2025-03-27     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:202    评论:0    
核心提示:这种说法在处理热处理质量问题时,会经常遇到,听到这个说法之后,热处理人真是哭笑不得。问其原因,得到的答复是,这个产品是你们热处理加工的,出了事故,所以要求你们赔偿。为了推卸责任武断认定是热处理的原因造成失效是没有道理的。当国人的热处理有某些欠缺时,就说某国热处理怎么怎么的高级、先进。

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1. 真空加热有淬火增碳?

在分析真空热处理工件增碳现象时,存在两种误解。其一,以为是工件在淬火油中增碳;其二,以为是加热热室的石墨件导致增碳。实际上,在很多情形下,并非这两个原因,而是加热热室的清洁度不够高,有大量淬火油在工件进出炉时带入,料筐污染以及送料小车进出时也会将其带入热室,这些淬火油残留在热室冷壁上,在加热时会形成挥发性还原气氛,从而对工件造成增碳。

1050℃以下的加热工件进行油淬火时,若稍做预冷后再入油,不会形成明显的增碳现象。除了在 1050℃高温以上的温度直接入油这种情况外。

对加热室的石墨件等对工件的增碳情况不能排除。然而,完全没有残留淬火的气氛是很严重的。

真空加热淬火增碳现象更为严重的原因是淬火油污染炉膛,而非人们所说的油中淬火或石墨件的原因。

2. 真空热处理(淬火)变形小?

热处理变形包含两个概念,分别是组织变形和形状结构变形。研究结果表明,在获得同样组织和硬度的情况下,真空热处理相较于其他炉型热处理,其变形是最小的,也就是说组织变形最小。

真空热处理对于形状结构变形,通常不如其他炉型的热处理变形小。其他炉型的热处理,像淬火,很容易借助分级、等温、炉外校直等方法来控制变形量。而真空淬火由于这些功能不完善,有时反而会导致变形增大。

真空热处理变形小这一印象,是由于这两个概念的混淆而产生的,这种理解是错误或不全面的。

3. 回火色与温度有关?

回火之后钢的表面会呈现出一种由氧化膜形成的颜色,这种颜色被称作回火色。在很多情形下,需要依据回火色来判定回火温度。因为回火色会随着温度发生变化,所以能够根据回火色大致判定回火温度。然而,回火色还和回火时间有关系,通常是以 5 分钟时间作为标准。

碳钢不同温度时的回火色,以5分钟为准,表面色泽如下:

淡黄色:200℃;

草黄色:220℃;

褐 色:240℃;

紫 色:260℃;

蓝紫色:280℃;

深蓝色:290℃;

蓝 色:300℃;

淡蓝色:320℃;

蓝灰色:350℃;

灰 色:400℃。

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不锈钢的不同温度时的回火色:

淡麦黄色:290℃;

麦 黄 色:340℃;

淡红棕色:390℃;

淡 红 色:450℃;

淡 蓝 色:530℃;

深 蓝 色:600℃。

低合金钢的不同温度时的回火色:

淡麦黄色:225℃;

麦 黄 色:235℃;

淡红棕色:265℃;

淡 红 色:280℃;

淡 蓝 色:290℃;

深 蓝 色:315℃。

很多资料只是提到色泽与温度的关系,却忽略了时间这个关键前提。在同样温度下,随着保温时间的延长,最终的色泽会偏向更高温度的色泽,这往往会导致实际温度被误判。

4.模具失效热处理占高比例?

国内外关于模具早期失效原因的统计数据:

失效原因 日本的统计数据 % 上海地区的统计数据 %

模具材料质量不好 7 17.8

模具设计不合理 10 3.3

热处理工艺不妥 44 52

模具加工方法不好 7 8.9

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对模具材料性能缺乏认识 5 ----

模具材料下料不当 3 ----

模具材料选择不当 3 ----

模具使用条件不好 7 11

锻造工艺不妥 ---- 7

其他方面 14 ----

这个数据列表所说明的是以往事故的统计结果,它在对未来事故的预测方面并不适用。也就是说,不能因为这个数据就认为明天某个模具失效的原因判定中,模具失效的原因热处理占 44~52%。而是需要针对性地进行分析。这个统计数据误导了很多人,使人们形成了一种思维定势,即认为模具失效就是热处理问题。希望大家能注意这个问题。

5. 我的锻造尺寸合格,热处理质量问题与我锻造无关?

锻造工序的目的是消除材料缺陷、改善组织形态并提高材料性能,同时还能节约机械切削加工量、提高材料利用率。然而,当今的锻造者却将“消除材料缺陷,改善组织形态”抛之脑后,只是在保证锻造尺寸方面下功夫,完全不顾提高材料性能的要求。更让人惊讶的是,有些材料经过锻造工序后,不仅没有提高材料性能,反而使材料的性能变差了。锻造者没有分辨清楚情况就采用锻造余热退火的方式,最终在材料里形成了极为严重的网状碳化物组织。

材料锻造的加热温度大多比热处理淬火的加热温度高很多。那种“严重的网状碳化物组织”会发生组织遗传,从而给产品质量带来严重后果。

6. 我的热处理硬度合格,你的产品早期失效与我热处理无关?

热处理既要保证合格的硬度值,又要注重工艺选择和工艺过程的控制。淬火回火过热能够达到要求的硬度;淬火欠热时,通过调整回火温度,也能达到要求的硬度范围。这种做法有很多人在做。有的人为了节省用电量而进行欠热淬火;有的则是因为加热炉的极限温度限制而进行欠热淬火。这样的热处理产品早期失效,怎么能说与热处理无关呢?

我委托你进行热处理时,我的产品原本是完好的。然而,你在热处理过程中却将其搞坏了。那么,你是否应该负责赔偿呢?

在处理热处理质量问题时,这种说法经常会被遇到。听到这个说法后,热处理人员感到哭笑不得。要是碰到这样的顾客,那问题肯定是在顾客身上,而不是热处理有问题。因为顾客对热处理之前的制造质量过程控制一无所知,没有考虑为热处理创造良好的预处理状态。

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手册表明能够通过热处理淬火来达到这个硬度,然而你为何无法达到这个硬度呢?

有些人认为,他在设计时是按照手册中的硬度范围来选择硬度的。那么,你进行热处理时,为何却说达不到这个硬度呢?

用弹簧纲制作大型件时,因为实际工件厚度很大,厚薄差异明显,热处理难以找到好的办法来达到要求的硬度标准。手册中规定硬度可以达到 58—60HRC,但结合实际工件的情况是无法达到的,所以只能降低热处理的要求。

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决定热处理的硬度受以下几个因素控制:一是材料牌号;二是模具尺寸大小;三是工件重量;四是形状结构;五是后续加工方式等因素。模具热处理后内外硬度并非一样。需根据模具尺寸大小选择材料并设计尺寸,不能直接依据设计手册中的技术标准和硬度要求选取。手册上的硬度标准是小试样热处理的结果,应用到实物时要按实际情况确定合理硬度指标。不合理硬度指标,如过高硬度,会损失工件韧性,导致工件使用开裂。

这个产品是由你进行热处理的。我在使用它的过程中遇到了问题。那么,你需要对热处理这部分负责吗?

某企业在使用模具时,出现了模具断裂并打伤操作工的情况。该企业随即通知热处理厂家,告知其在其家热处理的模具在使用过程中打伤人了,并询问对方要赔偿多少。当询问原因时,得到的答复是,这个产品是热处理厂家加工的,既然出了事故,就要求对方进行赔偿。瞧瞧这是多么理直气壮的理由啊!

产品失效需从多个方面进行分析,包括设计、选材、材料存在缺陷、工艺有缺陷(其中包含热处理)、装配以及使用等。要找出真正的原因。而仅仅为了推卸责任就武断地认定是热处理的原因导致失效,这是没有道理的。为什么医生看病一定要亲眼见到病人本人呢?我认为这和我们对产品进行失效分析是一个道理,要全面分析废品的各个方面,包括设计、选材、材料缺陷、工艺缺陷(像热处理)、装配以及使用过程等,不能直接认定就是某个环节出现了问题。

此事经最权威机构进行鉴定后,其热处理的质量是完全正常的,并非导致那个事故的原因。而真正的原因是使用方面的问题,即过载。

对某行业的知识有所缺乏是可以理解的,然而在处理问题时,如果不采用科学的态度,那就属于无知了。

我从事热处理工作感到高兴。为何呢?你瞧,热处理仿佛能“包治百病”似的,什么事情都去找热处理呢!

我的产品热处理后的硬度只能达到 HRC60。我不能接受硬度为 59HRC 或者 61HRC 的情况。

经常会遇到受委托的热处理产品,其硬度值只能是某一个确定的值,不能有偏差。例如,要求热处理硬度达到 60HRC,而热处理之后达到 59HRC 或者 61HRC 就会被视为不合格产品。然而,洛氏硬度机的允许偏差是 1HRC 呢。当你向他(她)解释热处理的道理时,他(她)会摆出一副“上帝的面孔”,问你想不想做他(她)的热处理产品,还说这是市场竞争。热处理厂家只能勉强承接。至于热处理厂家是如何做好的呢?同行们应该能够推测得出来。

真是“人有多大胆,地有多大产”。

11. 淬火出来的工件没有冷到室温,不能进行回火?

有些人认为,淬火出来后还未冷却至室温时,不能进行回火工序。实际上,对于很多钢种,尤其是低、中碳钢,其马氏体转变终了点大多高于室温。当冷却到室温时,反而容易出现开裂的情况。所以,淬火出来后就可以尽快转入回火工序。

12.淬火出来的工件必须带温回火?

这种做法不可取。要依据钢种的马氏体转变点,来确定淬火之后回火之前的入炉温度。为避免淬火开裂,不能随意推测,不能一概而论地采用带温回火的办法。

13.我的产品退火之后,要放置一周之后,你才能热处理淬火?

个别老板宣称自己有能提高模具使用寿命的秘诀。那他的秘诀究竟是什么呢?深入探究后发现,其秘诀竟然是让热处理者在做完退火处理之后,不能立刻进行淬火回火处理。而是要让模具在退火和淬火之间,在室温下放置一个礼拜的时间。理由是要释放退火应力。不知道哪位专家能够对此给出解答?

真是世界之大无奇不有!

14.产品尺寸加工已经全部完成,要求热处理保证不变形?

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有些人是为了节省产品加工费用,在进行热处理之前,就把所有的尺寸都加工完毕,接着再去进行热处理淬火回火。他们要求热处理者保证在热处理过程中不会发生变形,或者只允许变形量处于最后一道冷加工的公差带值范围内。而热处理的过程实际上就是一个组织发生变形的阶段,微观上的变形会不断积累,又有谁能保证这种微观上的变形不会在宏观上表现出来而成为尺寸变形呢?

他为了节省自己的费用,就把问题转嫁给了热处理者,这些人真“聪明”啊!

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15.热处理的产品没有硬度?

很多委托产品进行外加工的企业,曾经学会了要求进行进货检验。领导提出这个要求后,伙计们就认真对待了,还买了一台洛氏硬度计回来,放在工厂里,开始对热处理后的产品进行进货检验。这些做法本没有什么可指责的,然而他们却总是出现热处理产品检验不合格的情况,这可把热处理公司忙坏了,这是怎么回事呢?很明显是经过检验合格后才出厂的,然而为何到了用户手中就变成不合格的了呢?这让公司上下都感到困惑不解。

热处理公司对此事极为重视,迅速派遣人员前去处理。令人惊讶的是,他们在加工余量足以保证加工后不会残留脱碳层的情况下,竟然不对热处理产品的脱碳层进行去除,就直接在工件表面打 HRC 硬度。这样怎么可能有高硬度呢?天哪!到底是谁对谁产生了不信任呢?

热处理工只需学好铁碳平衡相图?许多资料都表明铁碳平衡相图在热处理中极为重要,是制定钢铁材料加热工艺的依据。并且明确指出,特别是热处理工必须熟练掌握铁碳平衡相图。

铁碳相图是铁碳合金处于平衡状态时的组织组成图。它不是用于获得非平衡的马氏体、贝氏体等组织的转变图。铁碳相图的临界温度参数仅适用于碳钢和铸铁,以及非合金钢和合金铸铁。由于合金钢和合金铸铁添加了其他合金元素,其平衡状态图与铁碳平衡状态图有很大差异。

铁碳平衡相图是在加热和冷却过程中速度极其缓慢所导致的结果,并且局限于铁碳合金钢种。这个理论状态在实际生产中是无法大量运用的。在实际淬火等热处理的加热冷却过程中,组织转变是在一定的加热速度和冷却速度下进行的,并非完全达到平衡状态。所以,铁碳平衡相图是研究热处理以及学习热处理所必须具备的基础知识,也是出发点。然而,它并非是在热处理工艺过程中直接运用的相图。

热处理工熟练掌握铁碳平衡相图知识,这仅仅是热处理学习的开始。仅靠掌握这一知识,无法达到能够运用铁碳平衡相图去处理工艺实际问题的境界。

热处理工学好铁碳相图仅仅是具备热处理入门知识之一。

17. 退火工件可以形成等轴晶粒?

在低碳钢的退火工艺里,很多人认为能够获得等轴晶粒。实际上,在沸腾钢当中,等轴晶粒度是比较容易获得的。然而,在 Al 铝镇静钢中,要达到等轴晶粒组织是很难的。特别是那些经过冷挤压的变形件进行退火之后,晶粒呈现出的是明显的变形挤压组织形态!即便退火温度在 950℃以上,也很难达到等轴晶粒。

信不信由你!

18. 硬度越低挤压变形越好,越容易?

人们的直接思维是:硬度越低就越容易被挤压变形。在钢材的挤压工艺里,珠光体球化组织状态的变形能力是最高的。然而,这种组织状态的硬度通常比片状珠光体要高。所以,对于挤压件,有要求其原始组织是珠光体球化组织的技术要求,而不能采用硬度最低的片状珠光体组织。

19. 锻模要求高硬度正确吗?

使用热锻模的用户里,有许多人倾向于提出高硬度的需求,甚至还要求达到 52—55HRC。然而,这种观念是不正确的。

这个现象出现的原因是,某些不规范的热处理企业或者某位“大师”在进行锻模对外热处理业务时,没有依据锻模的服役条件来淬火。他们降低了淬火温度,缩短了保温时间,仅仅满足了用户对硬度的要求。这种看似符合标准(或规范)锻模硬度范围的硬度值,因为没有考虑红硬性,所以在使用时,锻模的抗回火能力很差,硬度会很快降低。当用户对使用过的锻模进行再次检测时,就会发现锻模的热处理硬度不高。锻模的“老板”开始思考:下次进行热处理时,把硬度要求提高。后来发现,提高硬度后的锻模,其寿命比上一次按照标准、规范选取硬度值的锻模要长。于是他十分高兴,意识到原来提高硬度就能解决这个问题。然而,他又怎么能够知晓,是热处理的厂家或者“大师”那无能的热处理水平,导致超出标准的硬度反而使锻模寿命变长的奥秘呢?结果这个问题被错误传播,导致热锻模的技术要求中硬度值不断升高。

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具有红硬性且在标准硬度范围内的热锻模钢材怎么校直,其寿命是不错的!不能认为锻模要求高硬度就是正确的!

20. “搞好热处理,零件一顶几”

不要将责任都归咎于热处理。当出现质量问题时,工厂就会遭受损失。难道不是你自己说过搞好热处理,零件就能以一当多吗?产品出现质量问题,若不是热处理的问题,还能是谁的问题呢?热处理的人应该保持谦逊和低调。搞热处理的人应该向科学家学习,因为科学无法预测,更无法预报。你瞧,科学家一点问题都没有。按照现代管理理念,优质产品是通过设计而产生的,而非通过制造而形成的。热处理仅仅属于制造过程中的一个部分,热处理工艺的设计是基于零件技术条件进行的再次设计,已然无法对整体零件的设计进行改变。即便热处理工作做得很好,也不能使一件产品顶几件产品。由此可见,不能随意对待,而应以科学的态度来对待。

21. 为什么热处理是高含量低价值?

为什么一直认为热处理这个行业是高技术含量但低加工价值呢?许多了解热处理的人觉得热处理难学、难做,实际人才的成长也并非易事。还有人说:热处理就是把工件烧得通红,然后放入水中,就完成了。难道真的这么简单吗?既然它成为了一个学科,那肯定不会那么简单。倘若按照那些“烧烧红,往水里一放”的人的观点来对待所有问题,那世界就不存在难事了。飞机一加速就会飞上天呀。火车一加煤就能够跑起来呢。飞船被甩到太空就能飞行啦。电脑一通电就可以被使用咯。一座跨海大桥用几根钢丝连接起来就可以啦。按照那些“低价值”人的观点,世界万物都能用“一……就……”这种方式来看待呢。

当那些人无需进行热处理时,他们总是不停地说,热处理是多么重要,人们又是多么重视热处理。

当他需要委托他人进行热处理加工时,会说热处理只需“烧烧红,然后往水里一放就行”,并且不愿意支付较为合理的热处理加工费用。

当出现开裂的问题时,就认为“热处理是万恶之首”,是热处理惹的祸;当出现使用寿命低的问题时,也认为“热处理是万恶之首”,是热处理惹的祸。

当国人的热处理存在某些不足时,就说某国的热处理是多么高级、多么先进。

热处理行业一直存在高技术含量但低加工价值的情况,其真实原因在于观念方面的问题以及一些人对热处理行业存在偏见。

22. 铝合金件处理之后表面皱纹就是热处理过烧吗?

铝合金件经过固溶时效处理后,判断固溶时是否过烧有两种方式。一种是金相法,另一种是表面状态色泽法。通过观察工件表面的色泽和状态来判断热处理固溶时是否过热,这样便于在现场及时进行处理,不过这需要丰富的经验。金相法判定较为准确,但需要解剖实物,属于破坏性的检测判定,容易导致浪费。

根据工件表面色泽、状态判断:

①件表面暗灰色,

②工件表面有起小泡的现象,

③出现裂纹,裂纹断口粗糙

当出现上述情形之一时,有可能出现过烧。这种情况仅在热处理后的工件上能够观察到。若固溶时效件已进行了后续加工,再进行观察时,发现铝合金工件表面存在异常现象,如粗糙、变形、皱纹等,不能轻易地认定是热处理过烧。因为铝合金的强度相较于黑色金属是较低的,所以需要分析后续工序的作用和影响。后续的抛光和喷砂处理对表面的影响不可忽视。若工件局部出现“水面波纹”式的皱纹,不能将其判定为热处理过烧钢材怎么校直,而是因为喷砂的压力过高或时间过长,在铝合金表面形成了变形层。这种“水面波纹”式的皱纹不具备铝合金过烧的特征,而是具有表面受冲击后形成塑性变形的特征,此时应判定为:喷砂缺陷!

采用金相法裁定,证实是喷砂缺陷。

 
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