反复淬火时淬火介质对淬裂的影响-专家文章-金蜘蛛紧固件网

反复淬火时淬火介质对淬裂的影响
发布时间：2014-12-04
发布者：张力
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1、    概述
 
根据目前紧固件热处理的发展状况，淬火介质主要采用快速淬火油和PAG水溶性淬火剂，它们在使用过程中与高温紧固件直接接触，不可避免会发生理化性能的变化，因此，在使用过程中冷却性能均会发生一定程度的变化，需要进行有效监控。这就是，一要提高淬火介质的稳定性，保证淬火紧固件的性能和变形在可控的范围内；二要提供有效的冷却性能监控方式，同时根据工况条件“量体定做” 淬火介质优化方法，以保证淬火介质长期稳定的使用。

2、    问题的提出
 
淬火开裂是最主要最严重的热处理缺陷，生产中尤以应用面广、量大的低中碳素钢、合金结构钢的淬火开裂为普遍。目前许多紧固件热处理生产仍把降低废品率的重点放在防止或减少常用中碳结构钢的淬火开裂上。
 
对量大面广的碳素结构钢8.8级产品，往往性能不能完全达标，常常进行返修热处理或循环热处理时需重复淬火，因此，研究在反复淬火条件下淬火介质对淬裂的影响，在生产实践上有一定意义。

3、    试验方法
 
将GB/T5782六角头螺栓SWRCH27K、SWRCH35K材料的M10*80各50件，在连续式网带炉中加热，加热保温后淬入不同的淬火介质中，观察试样开裂情况。

3.1淬火方法

淬火分为连续淬和断续淬两种方法，连续淬火是指把前次淬后的未开裂件按原工艺继续淬火，直至4次。断续淬火是指把前次淬火后的未开裂件，经过高温回火（500℃以上）后，再实施下次淬火，如此循环最多达到6次。

3.2热处理工艺

SWRCH27K材料进行连续淬火，加热工艺为830，880，880，880℃X65min,快速淬火油；加热工艺为820，850，850，840℃X70min,2.5%聚合物水溶液。
SWRCH35K材料进行断续淬火，加热工艺为820，870，870，870℃X65min,快速淬火油；加热工艺为820，830，830，830℃X70min,2.5%～3%聚合物水溶液，两种工艺采用480℃X75min回火,水冷。

4、    试验结果与讨论
 
由表1-2可见，不论连续淬还是断续淬，形成的裂纹均呈纵向分布，裂痕较深。纵向裂纹的产生说明淬后的切向拉应力超过了材料的断裂强度，符合轧材淬透后的一般开裂规律。

表1          连续淬火次数与开裂件数
                试样材质
            数量
            淬火介质
            连续淬火次数与开裂件数
        
            1
            2
            3
            4
        
            SWRCH27K
            50
            快速淬火油
             
             
            1
            5
        
            50
            2.5%水溶液
             
            3
            6
            11
        
表2          断续淬火次数与开裂件数
                试样材质
            数量
            淬火介质
            断续淬火次数与开裂件数
        
            1
            2
            3
            4
            5
            6
        
            SWRCH35K
            50
            快速淬火油
             
             
             
            5
            3
            7
        
            50
            2.5%-3%水溶液
             
             
            3
            7
            12
            18
        

SWRCH35K材料在断续淬火时采用2.5%～3%聚合物水溶液，开裂的试样中头部产生横向开裂件占43%，说明形状诱发应力集中后，使纵向拉应力成为淬后的主导应力，并超过了材料的断裂强度。

当采用水溶液淬火时连续淬和多次断续淬，使含碳量较高的SWRCH35K材料试样的开裂倾向明显增加，这主要与聚合物水溶液的冷却特性有关。采用2.5%聚合物水溶液淬火介质不同于快速淬火油，搅拌对其冷却性能的影响较大，而网带炉加热淬火时大多采用快速搅拌，而快速淬火油已具有良好的防淬裂性能，使用方便，聚合物水溶液淬火介质对流冷速大，变形开裂倾向大。

5、    小结
 
由于重复淬火会增加开裂倾向，所以淬火返修热处理或循环热处理时，应把防止工件开裂作为选择淬火介质的首要因素。
当采用新配制的不同浓度的PAG水溶液淬火剂时，应通过冷却特性测试仪测试不同浓度下PAG聚合物淬火剂在300℃的冷速，从而建立不同浓度与冷速的标准表格或图谱，在生产现场指导生产。
 
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试样材质	数量	淬火介质	连续淬火次数与开裂件数
试样材质	数量	淬火介质	1	2	3	4
SWRCH27K	50	快速淬火油			1	5
SWRCH27K	50	2.5%水溶液		3	6	11