等溫正火常見缺陷及解決辦法等溫正火是近年來汽車齒輪用鋼預先熱處理的一種方法，在實際操作中常常出現一些熱處理缺陷，給后續機加工和最終熱處理帶來不良影響。本文通過大量實踐，總結了鍛件毛坯等溫正火中常見缺陷及解決辦法。正火和普通正火正火是將鋼加熱到Ac3（或Accm）以上適當溫度（一般增加30?50°C），保溫以后在空氣中冷卻得到珠光體類組織的熱處理工藝。其目的是消除或改善坯料制備時所造成的各種組織缺陷，獲得最有利于切削加工的組織和硬度，改善組織中各組成相的形態和分布，細化晶粒，為最終熱處理做好組織準備。常用作齒輪用鋼的預先熱處理，但因其冷卻方式是在空氣中連續冷卻，珠光體類組織形成溫度跨度大，組織均勻性差，硬度離散度大，機加工性能不好，容易導致最終熱處理變形。因此，近年來汽車用齒輪鋼件普遍采用等溫正火作為其預先熱處理。等溫正火是指將工件加熱到Ac3或Accm以上30?50C，保溫適當時間后快冷至珠光體轉變區的某一溫度保溫，以獲得珠光體型組織，然后在空氣中冷卻的正火工藝。與普通正火相比，等溫正火因其組織轉變是在恒定溫度下完成的，容易控制非平衡組織（如貝氏體）的形成，使硬度更加均勻，可獲得較理想的顯微組織，提高機加工精度，減小機加工變形，延長機加工刀具壽命，減少最終熱處理變形和開裂傾向，保證最終熱處理質量。但是，如果等溫正火工藝參數選擇不合適，也會產生各種熱處理缺陷，給機加工和最終熱處理帶來不良影響。經過多年實踐，以下我們總結出等溫正火的一些常見缺陷和解決辦法。晶粒細碎、不均晶粒細碎、不均缺陷如圖1所示，該缺陷常出現在20CrMnTi材質中，因為這種材質中含有細化晶粒的Ti元素，具有阻止晶粒長大作用。如果溫度不夠高，或保溫時間不夠長，會造成晶粒來不及長大；或部分晶粒長大，但另一部分晶粒還來不及長大。形成的主要原因是：⑴加熱溫度低；⑵保溫時間短；⑶鍛坯快速冷卻形成原始組織中有貝氏體或馬氏體等，并在正火時難以轉變所致。該缺陷可以通過提高加熱溫度、延長保溫時間來改善。

圖1晶粒細碎、不均缺陷(100X)粗大晶粒粗大晶粒缺陷如圖2所示，這種組織常出現在20CrMo和20CrNiMo(8620R)材質中。這種組織使材料的機加工性能變差，容易使工件在最終熱處理時產生變形。粗大的珠光體晶粒成因：⑴合金成分偏析和鍛造時嚴重過熱；⑵正火時在雙相區緩慢加熱；⑶設備損壞后沒有滅火，悶爐時間過長。預防措施：⑴降低鍛造溫度；⑵雙相區快速加熱；⑶正火溫度過高時縮短保溫時間，設備損壞時，可關火降溫，不要在高溫停留時間過長；⑷多次正火可消除已經產生的粗大晶粒。

圖2粗大晶粒缺陷(100x)魏氏組織魏氏組織如圖3所示。這種組織常出現在20CrMo、20CrNiMo(SAE8620R)和SAE8627RH材料中。它使機加工性能變差，刀具壽命降低，使最終熱處理變形不穩定。主要原因是：⑴鍛件加熱溫度過高，鍛件在存在魏氏組織或貝氏體組織的情況下緩慢加熱，正火時風速又過快；⑵正火的加熱溫度過高，冷卻速度過快。在合金元素偏析傾向嚴重的鋼材中容易出現魏氏組織。預防措施：⑴降低鍛件加熱溫度；⑵降低正火冷卻速度；⑶縮短風冷時間，提高進等溫爐的溫度。帶狀組織

圖3魏氏組織（100x）圖4帶狀組織（100x）帶狀組織如圖4所示。帶狀組織是指亞共析鋼中的鐵素體和珠光體呈帶狀交替分布。帶狀組織硬度雖然不高，但由于組織的不均勻性，使金屬材料的機械性能產生方向性，特別是橫向塑性和韌性明顯降低，并使材料的切削性能惡化，機加工后工件表面粗糙，機加工刀具壽命下降，熱處理變形量增大。主要是因為原材料成分偏析或正火時冷卻速度較慢造成的。可通過：⑴加快正火冷卻速度；⑵延長等溫正火保溫時間；⑶減少裝盤量等措施減輕帶狀組織。枝晶組織晶體內化學成分不均勻的現象稱為晶內偏析或稱枝晶偏析，20CrNi3枝晶組織如圖5所示。枝晶偏析的存在嚴重影響合金的機械性能和抗蝕性，對加工工藝性也有損害。該組織多存在于合金元素含量較多、成分偏析的材料中，如20CrNi3。因等溫時間短，原子不能充分擴散造成。可通過延長保溫時間，加快冷卻速度解決。網狀珠光體圖520CrNi3枝晶組織（100x）

圖6網狀珠光體（100x）網狀珠光體如圖6所示。該組織多出現在較大工件的心部，由于心部冷卻速度慢，原子來不及擴散，造成成分不均勻。可通過延長保溫時間進行改善。針狀鐵素體針狀鐵素體如圖7所示。該組織的鐵素體呈針狀，沒有形成等軸均勻分布的鐵素體和珠光體，晶粒看起來有流動趨勢，猶如原子正在擴散，多存在于20CrMnTi材質中。其他材質在加熱不充分，保溫時間不足時也會出現。主要是由于正火不充分，即加熱溫度低和保溫時間短造成。可通過提高加熱溫度和延長保溫時間解決。圖7針狀鐵素體（100x）硬度過低硬度過低主要是因為等溫正火的冷卻速度太慢，入等溫爐的溫度過高，等溫爐溫度設置又較高。硬度過低使機加工表面粗糙度提高，在機加工時容易出現粘刀現象。可通過:⑴提高等溫正火的風速;⑵降低入等溫爐的溫度和等溫爐設置溫度；⑶減少裝盤數量或改變碼放方式等辦法提高硬度。硬度不均硬度不均主要因為：⑴工件截面相差太大，同一根軸上不同臺階冷卻速度不同，造成各臺階硬度差異；⑵裝盤量過多或碼放方式不合適，造成不同工件冷卻速度不均，導致不同工件硬度差異較大。它可降低機加工性能，縮短機加工刀具壽命，導致最終熱處理變形。可以通過改變碼放方式來改善。結論通過上文探討，得到以下結論。工藝參數選擇原則：⑴由于正火組織晶粒度大小與原始組織有關，為獲得較細的顯微組織，鍛件加熱溫度在保證其變形抗力較小的前提下不宜過高，以免在等溫正火時產生魏氏組織及粗大組織等。⑵對于導熱性差和成分偏析的材料，在等溫正火時，一般需要延長保溫時間，但由于奧氏體晶粒長大受加熱溫度影響比受保溫時間影響要大，為防止晶粒過分長大和過熱，在延長保溫時間時，溫度選擇不宜太高。⑶為防止魏氏組織產生，可降低冷卻速度和等溫溫度；為