避免铝合金产生变形和高碳钢产生微裂纹的热处理方法

避免铝合金产生变形和高碳钢产生微裂纹的热处理方法

李吉 王宪勇

哈尔滨东安高精管轴制造有限公司 黑龙江哈尔滨市 150060

摘要：采用显微镜、扫描仪、光谱仪和硬度计对相关铝合金以及高碳钢材料进行了测试。人工断口主要为晶界流线型断口，对工件制备过程的分析表明，铝合金工件的热处理应是防止断裂的主要因素。原因在于铝合金的敏感性和零件热处理工艺的控制，建议采取措施防止淬火裂纹的形成，使淬火前的处理完全均匀，冷却时降低减速速度和控制断面形状。而高碳钢的碳化马氏体层中的微晶片原则上可以消除，马氏体微晶片的临界含碳量为0.75%，碳化层含碳量不超过0.8%，冷却后的油浴温度范围为550～650，可以极大的减少裂纹的产生。

关键词：铝合金、高碳钢、微裂纹、热处理

1、前言

由于环保和节能的要求，生产中的轻量化越来越受到重视。铝合金由于具有低密度、高强度等优点，被广泛应用于航天和电子领域。随着航空事业的快速发展，结构件也在逐步发展。许多结构部件都是锻造、焊接或铸造成型的。从过渡到一般铸造开始，铸造工艺可以接受精密铸造，这大大减少了切割工作，提高了金属材料的使用。但对于高质量的大型铸件，在生产中很难保证合格供应，特别是由于质量差，本文研究了大型铝合金的热处理工艺，大型薄壁铸件在热处理过程中容易变形。此外，对于高碳钢而言，经过退火、正火和两次低温回火后，具有良好的力学性能。第二温度后合金的力学性能和加工处理时间明显延长。根据这一理论，火灾后表面压力的增加可能是由于残余奥氏体转变为马氏体，导致负荷增加，表面张力对疲劳的多重效应和裂纹扩展的抑制有很好的作用。大约0.8%含碳量的渗碳层从表面到内部的深度是三分之一。此外，在渗碳层中发现了马氏体微裂纹，这些微裂纹是在不同的温度过程中产生的。这一现象要求我们进一步研究钢的显微组织。

2、铝合金变形机理及解决办法

2.1原理

铝合金是在成形过程中焊接而成，成形后的抗拉强度通常都在200MPa上下。经过后续的抑制和自然老化，其强度可提高到350mpa以上。热处理后强度的提高主要是由于固溶和随后的时效作用，在铝合金固溶体中沉积了一定量的第二相金属间化合物细分散颗粒，它们坚硬而易碎，它有效地防止了压痕移动和合金的塑性变形和硬化。在这个过程中，铝合金用固溶体处理，加热到高于溶解度曲线的温度，并储存一定时间，以获得均匀的成分，只有固体和液体，然后分开储存。在冷却过程中，由于原子没有足够的时间扩散，固体和液体在一个阶段内迅速冷却，得到固体涂层溶液。钝化后，合金的硬度和强度在随后的时效期后没有明显提高，它刺激了原子的瞬时扩散，改变了饱和固溶体的结构，通过对上述强化热处理原理和工艺的分析，认为铝合金零件热处理的主要原因是热处理过程中的内应力。铝合金零件是由弯曲、拉伸、冲孔形成的薄壁零件组成，结构复杂，角度复杂。因此，在同一零件的不同部位，在加热和冷却过程中会出现不同的时间或其他现象，从而导致构件内部结构的热应力和变形。

2.2减小变形的方法

目前采用244kw加热管对硝酸盐进行加热，并在加热管两侧排放。在硝酸盐的两端和中心放置三个热电偶，以更准确地测量温度。用温度计记录可能的差异，控制炉的温度。在炉底引入出气管，排出混合水和压缩空气，使炉内温度均匀。在正常情况下，如果温度混合物不均匀，窑内温度可能与显示的不同，此温差将导致零件在停止后停止运转。由于炉温过高，工件会过热或炉温过低，达不到设计强度。飞机上有许多类型的零件需要在进行组合，否则，零件在冷却时很容易变形。冷却后工件的连接不应太近，工件之间应有一定距离，需要适当分开。因此，零件在冷却过程中变形相对较小。此外，在硝酸盐槽中堆放零件时，应注意硬化零件不得堆放过紧。如果零件堆放过紧，炉温会迅速下降，很容易达不到零件的技术要求。同时，保温时长是根据威慑温度计算的。在过程中，零件保持温度后必须用水冷却。同时，在冷却水箱之前，必须迅速将其从窑中释放出来，一般信息不得超过10秒。如果空气中的冷却时间过长，这不会导致零件迅速冷却。如果时间太短，覆盖部位会有大量硝酸。

3、高碳钢出现裂纹的原理及避免方法

假设高质量的碳钢微裂纹是由马氏体相变过程中生长的晶体发生碰撞而形成的。因此，最小值取决于避免马氏体之前的过度碰撞，提高材料的强度，防止微裂纹和避免在温度的中间冷却过程中形成过多的马氏体。获得无裂纹低碳马氏体的途径之一是控制奥氏体温度，使淬火组织中的碳以不溶性碳化物的形式出现。然而，碳化物含量高会导致断裂和疲劳强度降低，细小的奥氏体颗粒有助于防止微裂纹的形成。碳化物溶解在奥氏体化温度区，而马氏体晶粒在转变过程中保持有序。虽然钢对微裂纹的敏感性很低，但如果奥氏体化温度和平均温度变化很大，则有必要为每种类型的高碳钢在热处理的每个阶段确定适当的温度组合。在淬火和冷却过程中，表面首先到达冷却介质，热量总是从内部向表面扩散。如果冷却的其他部分不得不膨胀以避免马氏体的变化，则结构的侧孔是闭合的，它不能引起塑性变形，从而降低结构的剪切张力。拉应力大于钢材的抗弯强度，侧孔外缘形成裂纹。钢材的冲击撕裂是在除霜冷却后产生的，即碳钢工具钢在油和水冷却时，虽然是在冷热太阳下预冷，但只要水温合适，预冷一般无裂纹进行。油冷由于马氏体的变化和显微组织转变的均匀性，压力面上的拉伸张力高，油的冷却温度不高，张力无法消除。通过联合阻隔将奥氏体冷却到马氏体点附近的温度，使材料在碱性浴中处于等温状态，使马氏体转变为碱性浴。虽然马氏体首先在侧孔处转变，但拉伸张力可由降低及时地被部分去除。因此，联合铸造具有冷却速率高、等温冷却速率相对较慢、应力易释放等优点。如果去除和加热程序相同，不同冷却方式下马氏体板的数量应不同，层状马氏体属于冷相的范畴。在MS点以下适当温度的等温方法有利于马氏体板的形成，在相同的加热条件下，应获得比油更大充型和冷却能力的圆形表面。在马氏体中只有位错存在，而在双晶中只有微裂纹存在。因此，高碳复合材料具有较小的裂纹和较高的强度，优质碳钢中的残余奥氏体采用复合约束材料冷却，可以降低应力集中，防止裂纹扩散。

4、结束语

液压冷却与气相结合是防止高碳钢裂纹的有效途径。由于置换温度远低于水溶性油，且马氏体体积较小，其耐久性优于液压冷却，通过对炉内机械变形的分析，提出了减小铝合金热变形、提高炉内温度均匀性的方法。零件在沸水和冷却水中稳定；细节之间有差距。实践表明，热处理后工件变形小，产品质量和生产效率显著提高，节约了单位生产成本，为按计划顺利完成生产任务提供了可靠保证。

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