选择材料注意事项
发布时间:2014-01-14 16:16:12
在设计过程中硬度的选择是按照手册中硬度范围选择的，工件在进行热处理后为什么不能达到规定的硬度呢？这是我们在实际进行热处理工艺对外加工协作服务时常常被客户问到的一个问题。下面简要介绍一下。
热处理硬度的决定受工件重量、材料牌号、工件形状结构、模具尺寸大小及后续加工方式等因素控制。工件淬透性的高低因钢种的不同而高低不一致，所以钢材的内外硬度在进行热处理工艺后不一定相同，需根据尺寸大小来选择材料和设计尺寸，不能直接按照设计手册里的技术标准和硬度要求来选取，热处理工艺手册上硬度标准是来自小试样的热处理结果，因此在实际工件进行热处理工艺时一定要按照实际操作情况来决定合理的硬度指标。硬度指标的合理性直接关系到工件热处理后硬度。硬度指标过高，工件的韧性就会损失，工件使用过程易开裂，甚至热处理工艺无法进行。
如用弹簧钢60Si2Mn制作大型工件，工件厚度在实际测量中很大，约120mm，存在厚薄显著的地方，选择热处理工艺油冷淬火已无法达到要求的58-60HRC硬度要求。但是热处理硬度手册中硬度范围可以达到58-60HRC，这是在临界淬火尺寸内的结果，如果结合到实际工件是没有办法达到的，可采用不规范的操作方法，即降低热处理要求，但是同样达不到提高材料性能的要求。
由于在实际生产过程中供应困难等诸多原因，采用临时材料替代图纸中规定的钢种，热处理工艺在操作过程中代用采用需遵循下列原则。
①“以优代劣”：在常用钢种的材料代替中也可采用这种“代用优质”材料。必要时还可做工艺试验进行论证。如可以用优质的碳素钢结构钢代替普通碳素钢结构钢，用合金钢代替碳素钢等，而不能反过来代替；以低等材料代替高价材料时，除了要考虑材料的热处理技术指标是否能达到，还要考虑热处理的工艺性是否可行。
对于工件结构复杂的，用碳素钢代替合金钢，采用水淬火，会造成工件变形和开裂的结果，其次还会造成淬透性深度减少，淬火硬度降低等。如用弹簧钢60Si2 Mn代替4Cr13制造有效尺寸大于Φ60mm的工件，因工件结构存在特殊性，60Si2Mn不能采用水油双液淬火时，只能油冷淬火，热处理硬度不能达到4Cr13的油淬硬度。
②同一种代用：钢种可分为高碳钢、中碳钢、低碳钢三种，这是根据其化学成分不同而分类。代用时钢种类别之间不能代用，一般相差5%含碳量，如45钢代用材料可以用40或50钢替代，不能用高碳钢替代中碳钢或低碳钢。
对于焊接件而言，代用材料就和热处理代用材料不同。不能用合金钢来替代碳素钢，例如40Cr不能代替45钢焊接，否则焊接之后容易开裂，40Cr可焊性不如45钢。
本文参考《热处理工艺问答》一书。
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