零件在最终热处理前的毛坯组织应为碳化物呈颗粒状并均匀分布,基体组织应为球状或细片状珠光体组织,零件进行预备热处理是消除或减少零件中的残余应力,改善切削加工性,改善组织,并为最后的热处理作好组织准备。因此毛坯退火后要获得要求的组织结构,才能满足零件的工作需要,事实表明索氏体组织的比容比退火的大,淬火后比容的变化最小。因此选择合理的预备热处理工艺方法,对于减小零件的变形量是十分必要的控制手段。在零件的材料确定、外形设计和工艺加工路线后,一般是按以下程序进行零件的热处理,来控制和减小热处理过程中变形。
1、对变形量要求严格的重要零件,在粗加工后和精加工前,应在450~600℃进行去应力退火处理,以彻底消除机械加工应力和附加(外在)应力;
2、控制加热速度,加热速度应缓慢,做到加热均匀,尤其是大型锻模、高速钢以及高合金钢零件等,另外对形状复杂、厚度不均、变形要求严格的零件等,在加热时要预热或淬火时预冷(如空冷等),以减少热应力的作用,为防下垂应采取吊挂、支撑等方式;
3、选择合理的加热温度,从提高零件的耐磨性和综合性能以及减小变形的目的出发,加热温度不宜过高,尽量选择下限温度加热,以获得需要的奥氏体晶粒度、确保成分的稳定,同时也可减少冷却时的热应力作用,另外也可以防止组织粗大而引起的其他缺陷;
4、胀大量与零件的尺寸大小成正比,因此要留有一定的变形加工余量;
5、正确选择冷却方法和冷却介质,对低淬透性的材料制作的较大截面的零件,为方便淬硬,在要求尺寸精度的前提下,设法提高冷却速度,在120~140℃的硝盐溶液中冷却;
6、为防止出现贝氏体组织,考虑到硝盐的冷却速度不足,应先在冷却速度快的低温盐浴中冷却,再转入温度高的硝盐中等温处理;
7、为防止回火后的胀大变形,对硬度在52~60HRC的零件,应调整等温温度和时间,但禁止在240~300℃回火;
8、对精度要求较高的零件,尽可能采用贝氏体等温淬火或分级淬火,但时间不宜过长,等温结束后要缓慢冷却,如有尺寸收缩,可提高回火温度进行补救;
9、为防止零件等温淬火后胀大,不能在低温下长时间停留,应立即进行回火处理;
10、对于硬度在60~64HRC的零件,应在130~150℃硝盐中等温处理至少40min,或等温后缓慢冷却;
11、零件在热处理后进行粗磨,应控制好磨削工艺参数,防止出现磨削裂纹;
12、进行零件的加压淬火或模压淬火;
13、对易翘曲部位在反翘曲后进行淬火处理;
14、对零件尺寸厚薄不均的部位捆绑加强筋或采取其他的措施;
15、对壁厚不均匀位置要开工艺孔或作成可拆卸式,对棱角、键槽和孔等用石棉绳、黏土来填充;
16、适当降低淬火加热温度或采用下限温度加热零件。