车轮锻件热处理的最后一道工序是什么?
回火一般是车轮锻件热处理的最后一道工序。车轮锻件回火是为了消除或降低淬火、正火冷却过程中产生的内应力。

回火一般是车轮锻件热处理的最后一道工序。车轮锻件回火是为了消除或降低淬火、正火冷却过程中产生的内应力;获得稳定的回火组织,达到所要求的硬度等机械性能技术指标;进一步去除锻件内的氢气或使其分布更为合理;如前所述进一步完成冷却过程中的心部组织转变。
      对于一般焊接件、铸铁(钢)件、以及被校直的零件,由于焊接、铸造及机械加工和零件矫形后,均存在着较大的内应力。为了消除这些零、部件的内应力,达到稳定形状和几何尺寸的目的,往往也要进行高温同火处理。有些工厂将这类零部件的回火称为人工时效处理,有时也称为低温退火。
      为了满足锻件不同的硬度等机械性能要求,淬火后需要选用不同的温度回火。如要求HS90以上的髙硬冷轧工作辊,表面淬火后应进行低温回火(130~140℃)。要求HS45~69和HS70~85的冷轧辊,水淬或油淬后,很多是进行中温回火(300~500℃)。一般结构钢大锻件淬火或正火后应进行高达700℃的高温回火,以达到高的综合机械性能。


车轮锻件

 


 

回火时的组织转变。低碳钢淬火后得到的马氏体叫板条状马氏体。当碳含最高于0.2%后,马氏体的晶格才具有长方性。马氏体内的位错密度很高,其密度与严重冷变形后的铁相似。由于低碳钢的马氏体点较高,淬火时马氏体中碳原子在冷却过程中富集于位错处。高碳钢和一些铁基合金,其马氏体点较低,淬火后得片状马氏体,它由很细的间距的双晶所组成,马氏体片周围有复杂的位错排列。

中碳钢淬火后形成上述二种马氏体的混合物。回火过程中随着温度的升高相继产生马氏体的分解,残余奥氏体的转变,α相的回复和再结晶以及碳化物的球化和长大等转变过程。
      高硬冷轧工作辊为了保证具有高的硬度,必须在低于150℃温度下进行回火。这时马氏体产生两相分解,形成含碳较低的马氏体,即回火马氏体。这时α固溶体仍具有长方性,析出的碳化物与母相(α固溶体)共格,从而产生较大的弹性晶格扭曲。当碳钢在150~300℃下回火时,产生马氏体分解的第二阶段,碳从固溶体中逐渐析出,使固溶体中的碳免继续下降,与此同时还进行细的碳化物溶解与大的碳化物长大的过程。碳的析出起初很快,然后随着时间的延长逐渐减慢,而对于一定回火温度仍有一定量的碳存在于固溶体中。碳化物与母相仍保持着共格关系,但晶格扭曲比二相分解时要小些。
      很多冷轧辊是进行300~500℃的中温回火。这时,马氏体的分解已基本完成,固溶体和碳化物的共格关系已经破坏,固溶体产生回复,碳化物的长大更为显著,形成所谓回火托氏体。
大部分大锻件是进行500~700℃的高温回火。这时,α固溶体进行充分的回复和再结晶,碳化物显著地长大和聚集,形成所谓回火索氏体。
      伴随着这些回火转变过程的进行,淬火钢的硬度也产生变化。低温回火后,硬度降低较少,高温回火后硬度降低则非常显著。大多数合金元素能够提离钢的回火抗力,即在相同的回火工艺之下,碳含量相同的合金钢比碳钢具有更高的强度和硬度。

锻件

 


大型钢锭的结晶组织一般都较粗大,所以锻造工艺对晶粒的细化作用有着非常重要的意义。如前所述,锻造的塑性变形破碎了粗大的初生树枝状晶体,产生重要的细化晶粒的作用。但是另外一方面,在高温塑性变形时,还存在一个再结晶的问超。高温塑性变形时,锻件再结晶后的晶粒大小决定于温度,变形程度和速度。所以不同锻造工艺所得锻件的晶粒度是不同的。
      晶粒粗大的锻件其机械性能主要是塑性和韧性显著低于晶粒细小的锻件。采用热处理方法细化晶粒不但耗费工时,提高成本,而且对某些合金钢甚至是极为困难的和不可能的所以一定钢种的合理的锻造工艺必须根据热加工再结晶图来制订。
      锻造温度越高,锻件再结晶后的晶粒越大。据此,在保证锻件不致产生低温锻裂的条件下应该尽量降低终锻温度,以保证晶粒细化。但是,要保证同一锻件在各个部位都是同样低的终锻温度,对大锻件来说是非常因难的。只能依靠工人师傅的经验和熟练的技术尽量作到这一点。
      在一定锻造温度下,存在一个临界变形度范围,当锻造锻件时的变形程度处于这个变形度范围内时则锻件再结晶后的晶粒比较粗大。所以锻造时尤其是最后一火时变形程度应尽量避免在临界变形度的范围内。


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