軸類鍛件調(diào)質(zhì)處理的伸長變形

         鋼鍛件經(jīng)過淬火加熱和冷卻后，要發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,同時產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力,會使淬火工件的形狀和尺寸發(fā)生變化，形成彎曲、翹曲、伸長、縮 短、孔漲、孔縮等畸變。工件熱處理畸變主要是由于金屬在加熱和冷卻過程中的熱脹冷縮，以及金屬相變產(chǎn)生的組織與相變前原始組織比體積不同所致

          結(jié)構(gòu)鋼鍛件經(jīng)粗加工調(diào)質(zhì)處理后，也會產(chǎn)生彎曲變形，特別是細(xì)長軸類鍛件（長徑比> 80)的彎曲變形，在生產(chǎn)中時常發(fā)生，生產(chǎn)廠家也比較重視。然而，對于大型軸類鍛件調(diào)質(zhì)處理后的伸長變形，則往往被人們所忽視。因為這類鍛件經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，要在軸端套取試料進(jìn)行理化檢驗,試驗項目合格后，即把軸端多余的試料切除掉，再轉(zhuǎn)入加工工序，所以忽略了軸的長度變化。但是，對于兩端有連接法蘭的船用中間軸來說，長度尺寸的變化非常重要，稍有不慎就有可能出現(xiàn)廢品，造成不應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)損失。例如，35CrMo鋼船用中間軸 (外徑420 mm、內(nèi)孔150 mm、兩法蘭開檔長度 6 000 mm ~ 8 000 mm)兩法蘭間開檔長度經(jīng)過一次調(diào)質(zhì)處理后最大伸長變形量可達(dá)33 mm，使鍛件沒有精加工余量而報廢。因此,生產(chǎn)中積累軸類鍛件調(diào)質(zhì)處理后的伸長變形數(shù)據(jù),掌握伸長變形規(guī)律,對繪制粗加工圖，修訂大型鍛件粗加工余 量標(biāo)準(zhǔn)，減少廢品損失是有意義的。

1軸類鍛件調(diào)質(zhì)伸長變形的測量

1測量工具及測量方法

          測量工具為20 m鋼卷尺。經(jīng)粗加工的軸類鍛件，在調(diào)質(zhì)處理裝爐前，測量軸的直徑和長度。 直徑尺寸在軸的兩端測量，互成90°,取二次的平均值。長度尺寸在軸的互成90°兩條母線上測量，取測量值的平均值。調(diào)質(zhì)處理后，用相同方法再測量一次。把兩次測量結(jié)果計人統(tǒng)計表中，并進(jìn)行對比，得出該軸經(jīng)調(diào)質(zhì)后的伸長變形量。為 了減少人為的測量誤差,調(diào)質(zhì)處理前后由同一個人用同一把鋼卷尺來進(jìn)行測量。測量誤差自定為 ±2 mm,如果調(diào)質(zhì)處前、后長度在2 mm范圍波 動，則視為軸的長度尺寸沒有發(fā)生變化。

.2測量范圍

         (1)測量軸類鍛件在不同熱處理狀態(tài)下的長度變化。我們對軸類鍛件在正火+高溫回火狀態(tài)和調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的長度尺寸進(jìn)行測量，以期驗證鍛件在以得到驗證；

         (2)對不同鋼種、不同規(guī)格的軸類鍛件，在調(diào)質(zhì)處理前和調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行長度測量,探索不同鋼種對調(diào)質(zhì)處理后伸長變形的影響；

         (3)對鋼種相同、規(guī)格相同的軸類鍛件，測量其萍火冷卻條件對軸伸長變化的影響’還要測量調(diào)質(zhì)處理次數(shù)（兩次調(diào)質(zhì)處理之間不經(jīng)中間熱處 理)對軸伸長變形的影響。

2 軸類鍛件調(diào)質(zhì)處理后伸長變形的主要原因分析

          中碳結(jié)構(gòu)鋼大型軸類鍛件經(jīng)過等溫退火后， 鋼的顯微組織為珠光體+鐵素體，粗加工不會改變鋼的顯微組織。經(jīng)過調(diào)質(zhì)淬火后，由于熱處理尺寸效應(yīng),在鍛件的橫截面上，由表面向心部的組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)物順序為馬氏體—馬氏體+貝氏體—貝氏體+珠光體—珠光體+鐵素體組織。此時,鋼的比體積大于鋼在退火狀態(tài)的比體積。在軸的尺寸測量時，由于測量精度所限,在軸徑方向測量不出尺寸的變化，而在軸的長度方向卻測量出尺寸的變化，這就是軸類鍛件調(diào)質(zhì)處理后伸長變形的真正原因。鍛件中組成物的比例與淬火冷卻效果和鋼的淬透性能密切相關(guān)，組成物的比體積所占比例也會出現(xiàn)差異，因此，軸類鍛件的伸長變形量是不相同的。

         鋼在淬火時馬氏體的體積變化與鋼中的含碳量有關(guān)。文獻(xiàn)資料[1]介紹，隨鋼中含碳量的增加，萍火馬氏體的體積變化量也隨之增加。

        對大型鍛件而言，在調(diào)質(zhì)淬火時,冷卻速度越大軸的伸長變形量越大。相同規(guī)格、相同材質(zhì)的鍛件,在水中淬火調(diào)質(zhì)比在油中淬火調(diào)質(zhì)的伸長變形量要大。因為鋼在水中淬火比在油中淬火的組織轉(zhuǎn)變更充分，淬火組織的轉(zhuǎn)變量也更多，所以軸的伸長變形量就更大。

        結(jié)合大型鍛件實(shí)際生產(chǎn)情況，對軸類鍛件伸長變形和環(huán)形鍛件內(nèi)孔脹大（實(shí)際上也是一 種沿鍛件纖維方向的伸長變形）進(jìn)行一些實(shí)際的測試工作，積累一定的生產(chǎn)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，掌握鍛件在 不同熱處理狀態(tài)的尺寸變化規(guī)律，對修訂大型鍛 件粗加工余量標(biāo)準(zhǔn),繪制鍛件粗加工圖具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。