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之前在一家机械加工工厂当调度时，经常发现从外协厂（当时本厂无热处理，全部外协）拉回来的调质工件硬度不达标，有时反复返修最后勉强达标。先说说当时的情况:工厂当时是给大型的液压支架企业做外协，生产液压支架上面的油缸，需要热处理（基本都是调质）的大致上有-----缸筒，27SiMn管材；活塞杆，40Cr，27SiMn，45#等棒料；导向套，材质同活塞杆。容易出问题的就是活塞杆和缸筒，厂里只有一种检验方式就是便携硬度计。经常的硬度过高或者过低（要求是HB240-280),当时厂里基本没什么人懂热处理，我那时工作2年，较少接触热处理也是一知半解，外协厂家的说法是工艺问题。因为当时（2011年）煤炭行业还是很火爆，液压支架行业也是生产很忙，小厂不是很重视质量，接受了外协厂家的说法，让他们拉回去重新调质。后来渐渐工作不忙，有时间看书，就开始回忆总结以前的工作中遇到的各种技术方面的问题，自己找资料学习。液压支架的设计，液压油缸的设计，液压油缸的制造工艺，机械加工和热处理等等。% O0 i; {: X3 `3 I
前奏好像有点多又有点乱，下面开始转贴了------------化学成分合格就是钢材合格吗？
7 u2 q, O9 M9 o8 a) N! ]3 Q- [' q7 b9 y 1.2008年9月末，我们为一家军工企业加工的两个轮式战车齿轮，材料为40Cr，在调质处理时发现，硬度淬不上去，工件是环状，接受淬火的能力应该说很强的，可经过反复试验并调整淬火温度（曾从850℃先后逐渐提高到880℃），均不能达到正常的淬火效果。我们采用多用炉加热快速淬火油强力搅拌淬火，同一炉工件（齿坯）淬火后的硬度在24~35HRC、34~46HRC、42~50HRC的宽泛领域，同一工件不同位置件的硬度特性值竟达8~12HRC，采用560℃回火，硬度分布为16~20HRC、19~23HRC、27~30HRC等，我们经对不合格品进行多次取样做化学分析和光谱分析，其含碳量和主加元素均符合GB/T3077-1999要求，后来不得已采用860℃水淬，淬后硬度48~52HRC；560℃回火后水冷硬度25~31HRC，580℃回火后水冷硬度25~28HRC，因为该齿轮最终还要进行渗氮处理，所以调质工艺最终定为860℃水淬580℃水冷回火。
S0 t8 V5 }8 F 2.近期，我们又先后遭遇20CrNiMo、20CrMnMo和20CrMnTi齿轮渗碳淬火时渗速慢且淬火后齿芯硬度不合格，经多次提高淬火温度亦收效甚微，经多次取才进行化学分析和光谱分析，其含碳量和主加元素仍然是合格的，谁能解释这种现象？7 A X' o5 b$ D2 F; d( k* t1 h
钢厂出厂的钢材，其化学成分合格，就可判为合格吗？
8 X u6 w. X4 P" |0 I-------------------------------------------------------------------------------------------以上是主贴。下面是回复，我挑一些好点的回复，大家自己消化。
7 C7 \$ {- F! N: Y t- R S) L1、成份合格是主要条件，其他条件组织、表面脱碳、硬度、强度也要提出要求。
7 L2 k" [8 T9 t: P& H' D% z2、看看钢中的是不是含有微量强碳化物生成元素。
- g/ d( g4 s0 ]& ?9 _- p6 q- |3、这是没有办法的,许多钢材的合金元素就是刚好在下点,你就不能说成份不对,现在40Cr只能水冷才可能淬上.
7 _7 U7 E5 t$ [' T2 Q0 o4、对热处理厂家来说，原材料（机加工半成品）主要检查项目：- v) p% A) T% O! G& M& ^
１），化学成分，可能的话请钢厂提供端淬试验报告，或根据化学成分计算的ＤＩ值必须达到事先订立的标准。% Z w2 u- P R# C% i3 I: {
２），晶粒度
) x& P" Z- }7 m, ^ ３），夹杂、偏析等缺陷情况3 V# p. @ u8 t+ r
４），热前尺寸7 l3 |) _# h0 s0 p. D7 Z% X
5、建议材料淬透性控制方法应事先和客户谈妥，质量要求高的零件，一定要采用多于２点的控制手段，比如：Ｊ９＝３４－３８ＨＲＣ且Ｊ１５＝２８－３２ＨＲＣ。这样控制的淬透性带窄，波动小。
0 \$ X8 E' J. R F4 z8 K晶粒度也是重要指标，粗晶和混晶因组织遗传会造成热处理淬火组织不合格，引起更大变形甚至开裂，造成机械性能下降，影响最终使用。另外，晶粒过细也会使渗碳速度变慢。! H2 q& c% |8 P5 j/ H
6、虽然化学成分都在标准要求范围内，但有可能都在下限；普通材料淬透性带很宽，如果不加限定就可能会出现楼主遇到的问题。, I7 w; q8 ^3 z- ]- ]2 S3 X
为了降低采购成本，相当多的厂家都只按材料的化学成分购买钢材，对其它指标都没有明确要求，为零件的后续热处理埋下许多隐患。
0 o' X1 z9 w0 `2 E8 ?# t) L2 R7、不同钢厂的同种材料中可能存在不同的微量元素,比如硼\钒等.: `7 q$ @5 j2 v/ I- ~9 e3 r
同样的40Cr材料,贵阳钢的就易淬硬,杭钢的就差些.
( U6 h" \4 J- ~/ O, r/ l所以用淬火介质的时候要特别小心,用油能淬上50HRC的,用淬火液易裂;反之用油淬不上硬度的,用水淬都不会裂.
0 U* l4 r- X9 }" z, _7 ?5 B! d/ b8、除化学成分外,做过钢中夹杂物及成分偏析项目的检测了吗?
$ \( R5 u* a4 o% K9、做冷拔线材的，很多合金材料使用球化退火工艺。
" [+ O& r' u( m( {3 l! u有一次在生产的时候，使用钢厂的同批次球化生产SCM435线材。
3 W, F* f- R. D. M& d$ g线材在盘元抽母线时出现断线和原料抗拉不均的现象，经检测盘元抗拉在98kgf/mm2-160kgf/mm2之间，使用直读式光谱仪测试化学成分合格，金相组织存在粒状贝氏体和偏析现象。
7 _& Z$ U7 G9 o为了使拉拔完的线材球化硬度合格，延长了球化退火的时间，但最后线材的硬度还是稍微高出了规范，为了下次合格只能针对这种材料再增加退火时间，虽然不合格的仅占少数。
- `$ v# w6 }& h z E( B后来才发现，和钢厂定的冷镦线材技术协议中，只体现了化学成分的要求，对金相组织等其他要求都是按国标执行，现在还在和钢厂协调中呢。: F- A- ~3 n* @* h) b2 y# |+ {) |# F
这也是典型的化学成分合格，而产品不合格的例子。
, r# A. Z- U( _% D& [4 r# g个人认为，评价金属材料好坏的化学成分是个必要条件，此外还有钢水的纯净度，晶粒度，表面质量，脱碳，表面质量，以及特殊要求，如冷镦钢的冷镦性能，调质钢的淬透性等等。
& t! K1 l! L$ G3 H/ q/ l总之，化学成分合格仅仅是钢材的一个最最基础的指标。钢铁、合格的钢铁、优质的钢铁之间的差距太大太大。' r+ N/ s+ b1 q) L) `
10、钢材的“遗传性”。它是指由于每个钢厂有自己相对固定而又有别于其它钢厂的矿石原料来源地，以及操作习惯和配料习惯，而使冶炼出的钢材有着不同于其它钢厂的微量元素含量、原始组织、主要缺陷等，最终表现为材料的热处理工艺性、机械性能等出现“遗传”的现象。3 u! a! H. j3 _1 {
和热处理的组织遗传是两码事。( W- F& \ \( V! c n( o' E. c9 m
11、1 LZ的问题带有普遍性，我司产品也经常出现这样的问题，老外来解决也没办法，也会把脑袋当拨浪鼓摇。
; v4 `) z, b5 W3 S% }3 E. j2 化学成分合格就是合格钢材吗？答案肯定是“错”的。但仅从“热处理角度”来看，化学成分无疑是对淬透性影响很大的因素之一；尤其在淬火温度、冷却条件、预处理状态（晶粒度）等稳定的前提下，质量出现波动首先怀疑的就会是材料“化学成分”。如果成分偏差不大，热处理工作者还就不好解释这种现象。' s! G6 A7 r5 K+ _2 o9 i. V
3 其实还是一个“材料淬透性问题”，LZ已经在另一个板块发起了讨论，更深的理论探讨大家可以到那个板块参与可能更好。
7 _# ^* L3 ], N6 V Y: i1 ~. k; l4 我理解LZ所说的“化学成分合格”应该是“主要添加合金元素和C合格”，而大家关注的合金元素及碳对淬透性的影响也是基于主要添加合金元素。而实际上由于冶炼工艺和配料不同，“痕量元素”与添加元素交互作用后对淬透性的影响是很大的，往往被忽视。EX. 钢中存在0.001%B就会对淬透性起到巨大影响。而同时合金元素之间的交互作用也是很强烈的，到目前为止，也没有完全弄明白，国外的预测软件这方面做得好一些，国内的这些还有差距，所以，化学成分合格，实际淬火效果不一定能达到预期目的。 |
这个帖子很火，从10年说到现在了，如果有兴趣大家可以自己去看，转贴的原因是，就我自己来说，获取新知识途径少，有时是根本连问题都不知道，所以，一旦能够找到有兴趣、又能根据自己条件去研究的新知识都要去耐心的研究一番，即使仅仅是记住了题目，也便于以后碰到问题寻找解决方案。这应该就是机械工程师成长之路的重要一环吧。# ~. i- u# }! M& e
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发表于 2013-6-29 10:28:22
楼主
