通常大型鍛件的鍛件熱處理是和鍛件的冷卻結(jié)合在一起進(jìn)行的。
由于大型鍛件的斷面尺寸大和生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜,大型鍛件熱處理應(yīng)考慮到以下特點(diǎn):1)鍛件的組織與性能很不均勻,2)鍛件晶粒度粗大不均。3)鍛件內(nèi)部存在較大殘余應(yīng)力,4) 一些鍛件容易產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷。
因此,大型鍛件熱處理除了消除應(yīng)力,降低硬度之外,主要目的首先是預(yù)防鍛件出現(xiàn)白點(diǎn),其次是提高鍛件的化學(xué)成分均勻性,調(diào)整與細(xì)化鍛件的組織。
大型鍛件中的白點(diǎn)白點(diǎn)是鍛件內(nèi)部的一種極細(xì)脆性裂紋,圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn),直徑大小由幾毫米到幾十毫米。根據(jù)顯微組織觀察,在白點(diǎn)的鄰近區(qū)域沒(méi)有發(fā)現(xiàn)塑性變形痕跡,因此白點(diǎn)是屬于脆性破裂。
鍛件存在白點(diǎn)不僅導(dǎo)致機(jī)械性能急劇下降,由于白點(diǎn)帶來(lái)高度應(yīng)力集中,熱處理淬火時(shí)會(huì)使零件開(kāi)裂,或零件使用中突然發(fā)生斷裂,以致造成機(jī)毀事故。因此,白點(diǎn)是鍛件的一種致命缺陷。大型鍛件技術(shù)條件明確規(guī)定,一旦發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)必須報(bào)廢。
關(guān)于形成白點(diǎn)的理論很多,目前比較一致的看法認(rèn)為:白點(diǎn)是由鋼中的氫和內(nèi)應(yīng)力 (主要是組織應(yīng)力)共同作用的結(jié)果。沒(méi)有一定數(shù)量的氫和較大的內(nèi)應(yīng)力,白點(diǎn)不能形成。
鋼中的氫是在冶煉時(shí)帶入的。氫在鋼中存在的形式有:原子(質(zhì)于)狀態(tài),分于狀態(tài)以及氫化合物。后面兩種的活動(dòng)能力很差,故只有氫原子能影響白點(diǎn)形成。氫對(duì)鋼的作用是使鋼的塑性降低,當(dāng)含氫量達(dá)到一定數(shù)值,鋼的塑性將急劇地下降,產(chǎn)生所謂“氫脆”現(xiàn)象。實(shí)際上氫原子在鋼中并非均勻分布,而是聚集在位錯(cuò)附近的歪扭晶格中。顯然,這些含氫量多的部位,塑性很低,具有脆件。
在鍛件鍛后的冷卻過(guò)裎中,隨著溫度降低因奧氏體轉(zhuǎn)變,除了在鍛件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力(主要是組織應(yīng)力)外,同時(shí)氫在鋼中的溶解度顯著減小,這時(shí),內(nèi)應(yīng)力使位錯(cuò)在亞晶界匯集并構(gòu)成亞顯微裂口—— 斷裂源。當(dāng)氫原子從固溶體里脫溶析出到亞顯微裂口中,氫原子在裂口中結(jié)合成氫分子并產(chǎn)生很大壓力。因此,在鋼中氫含量高的局部脆性地方,在組織應(yīng)力和氫析出應(yīng)力作用下,使亞顯微裂口不斷擴(kuò)大以致破裂,產(chǎn)生極細(xì)內(nèi)部裂紋,這樣就形成了白點(diǎn)。