化學成分合格，就是合格鋼材嗎？

水大一茄子

之前在一家機械加工工廠當調(diào)度時，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)從外協(xié)廠（當時本廠無熱處理，全部外協(xié)）拉回來的調(diào)質(zhì)工件硬度不達標，有時反復返修最后勉強達標。先說說當時的情況:工廠當時是給大型的液壓支架企業(yè)做外協(xié)，生產(chǎn)液壓支架上面的油缸，需要熱處理（基本都是調(diào)質(zhì)）的大致上有-----缸筒，27SiMn管材；活塞桿，40Cr，27SiMn，45#等棒料；導向套，材質(zhì)同活塞桿。容易出問題的就是活塞桿和缸筒，廠里只有一種檢驗方式就是便攜硬度計。經(jīng)常的硬度過高或者過低（要求是HB240-280),當時廠里基本沒什么人懂熱處理，我那時工作2年，較少接觸熱處理也是一知半解，外協(xié)廠家的說法是工藝問題。因為當時（2011年）煤炭行業(yè)還是很火爆，液壓支架行業(yè)也是生產(chǎn)很忙，小廠不是很重視質(zhì)量，接受了外協(xié)廠家的說法，讓他們拉回去重新調(diào)質(zhì)。后來漸漸工作不忙，有時間看書，就開始回憶總結(jié)以前的工作中遇到的各種技術(shù)方面的問題，自己找資料學習。液壓支架的設計，液壓油缸的設計，液壓油缸的制造工藝，機械加工和熱處理等等。
: q0 w" M( N8 K5 q  c: G" @) Z) D前奏好像有點多又有點亂，下面開始轉(zhuǎn)貼了------------化學成分合格就是鋼材合格嗎？
1.2008年9月末，我們?yōu)橐患臆姽て髽I(yè)加工的兩個輪式戰(zhàn)車齒輪，材料為40Cr，在調(diào)質(zhì)處理時發(fā)現(xiàn)，硬度淬不上去，工件是環(huán)狀，接受淬火的能力應該說很強的，可經(jīng)過反復試驗并調(diào)整淬火溫度（曾從850℃先后逐漸提高到880℃），均不能達到正常的淬火效果。我們采用多用爐加熱快速淬火油強力攪拌淬火，同一爐工件（齒坯）淬火后的硬度在24~35HRC、34~46HRC、42~50HRC的寬泛領域，同一工件不同位置件的硬度特性值竟達8~12HRC，采用560℃回火，硬度分布為16~20HRC、19~23HRC、27~30HRC等，我們經(jīng)對不合格品進行多次取樣做化學分析和光譜分析，其含碳量和主加元素均符合GB/T3077-1999要求，后來不得已采用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，因為該齒輪最終還要進行滲氮處理，所以調(diào)質(zhì)工藝最終定為860℃水淬580℃水冷回火。
% E2 [" z5 S# A. d" B: Y   2.近期，我們又先后遭遇20CrNiMo、20CrMnMo和20CrMnTi齒輪滲碳淬火時滲速慢且淬火后齒芯硬度不合格，經(jīng)多次提高淬火溫度亦收效甚微，經(jīng)多次取才進行化學分析和光譜分析，其含碳量和主加元素仍然是合格的，誰能解釋這種現(xiàn)象？
3 c3 c% x% f# M   鋼廠出廠的鋼材，其化學成分合格，就可判為合格嗎？
-------------------------------------------------------------------------------------------以上是主貼。下面是回復，我挑一些好點的回復，大家自己消化。
1、成份合格是主要條件，其他條件組織、表面脫碳、硬度、強度也要提出要求。
8 W. ^' F2 N7 h8 y2、看看鋼中的是不是含有微量強碳化物生成元素。
3、這是沒有辦法的,許多鋼材的合金元素就是剛好在下點,你就不能說成份不對,現(xiàn)在40Cr只能水冷才可能淬上.
4、對熱處理廠家來說，原材料（機加工半成品）主要檢查項目：
( W& M( D: j# ?( t: l   １），化學成分，可能的話請鋼廠提供端淬試驗報告，或根據(jù)化學成分計算的ＤＩ值必須達到事先訂立的標準。
* T0 K( p/ }2 M/ b: Z# s9 P   ２），晶粒度
( f0 h# |5 T1 J% G; b8 c7 h9 P6 I   ３），夾雜、偏析等缺陷情況
   ４），熱前尺寸
5、建議材料淬透性控制方法應事先和客戶談妥，質(zhì)量要求高的零件，一定要采用多于２點的控制手段，比如：Ｊ９＝３４－３８ＨＲＣ且Ｊ１５＝２８－３２ＨＲＣ。這樣控制的淬透性帶窄，波動小。
7 R4 O5 H* T9 i  k晶粒度也是重要指標，粗晶和混晶因組織遺傳會造成熱處理淬火組織不合格，引起更大變形甚至開裂，造成機械性能下降，影響最終使用。另外，晶粒過細也會使?jié)B碳速度變慢。
% P5 m; s/ x$ |7 g9 r  I, w6、雖然化學成分都在標準要求范圍內(nèi)，但有可能都在下限；普通材料淬透性帶很寬，如果不加限定就可能會出現(xiàn)樓主遇到的問題。
$ `  h. {5 n! p9 I- e& K   為了降低采購成本，相當多的廠家都只按材料的化學成分購買鋼材，對其它指標都沒有明確要求，為零件的后續(xù)熱處理埋下許多隱患。
7、不同鋼廠的同種材料中可能存在不同的微量元素,比如硼\釩等.
同樣的40Cr材料,貴陽鋼的就易淬硬,杭鋼的就差些.
/ E; n; N! H9 c( C  j! p! B所以用淬火介質(zhì)的時候要特別小心,用油能淬上50HRC的,用淬火液易裂;反之用油淬不上硬度的,用水淬都不會裂.
8、除化學成分外,做過鋼中夾雜物及成分偏析項目的檢測了嗎?
9、做冷拔線材的，很多合金材料使用球化退火工藝。
有一次在生產(chǎn)的時候，使用鋼廠的同批次球化生產(chǎn)SCM435線材。
線材在盤元抽母線時出現(xiàn)斷線和原料抗拉不均的現(xiàn)象，經(jīng)檢測盤元抗拉在98kgf/mm2-160kgf/mm2之間，使用直讀式光譜儀測試化學成分合格，金相組織存在粒狀貝氏體和偏析現(xiàn)象。
為了使拉拔完的線材球化硬度合格，延長了球化退火的時間，但最后線材的硬度還是稍微高出了規(guī)范，為了下次合格只能針對這種材料再增加退火時間，雖然不合格的僅占少數(shù)。
后來才發(fā)現(xiàn)，和鋼廠定的冷鐓線材技術(shù)協(xié)議中，只體現(xiàn)了化學成分的要求，對金相組織等其他要求都是按國標執(zhí)行，現(xiàn)在還在和鋼廠協(xié)調(diào)中呢。
$ T6 l7 D- K& p1 A6 A這也是典型的化學成分合格，而產(chǎn)品不合格的例子。
個人認為，評價金屬材料好壞的化學成分是個必要條件，此外還有鋼水的純凈度，晶粒度，表面質(zhì)量，脫碳，表面質(zhì)量，以及特殊要求，如冷鐓鋼的冷鐓性能，調(diào)質(zhì)鋼的淬透性等等。
總之，化學成分合格僅僅是鋼材的一個最最基礎的指標。鋼鐵、合格的鋼鐵、優(yōu)質(zhì)的鋼鐵之間的差距太大太大。
10、鋼材的“遺傳性”。它是指由于每個鋼廠有自己相對固定而又有別于其它鋼廠的礦石原料來源地，以及操作習慣和配料習慣，而使冶煉出的鋼材有著不同于其它鋼廠的微量元素含量、原始組織、主要缺陷等，最終表現(xiàn)為材料的熱處理工藝性、機械性能等出現(xiàn)“遺傳”的現(xiàn)象。
, F. `1 r* s; B# ]; w和熱處理的組織遺傳是兩碼事。
11、

1  LZ的問題帶有普遍性，我司產(chǎn)品也經(jīng)常出現(xiàn)這樣的問題，老外來解決也沒辦法，也會把腦袋當撥浪鼓搖。 2  化學成分合格就是合格鋼材嗎？答案肯定是“錯”的。但僅從“熱處理角度”來看，化學成分無疑是對淬透性影響很大的因素之一；尤其在淬火溫度、冷卻條件、預處理狀態(tài)（晶粒度）等穩(wěn)定的前提下，質(zhì)量出現(xiàn)波動首先懷疑的就會是材料“化學成分”。如果成分偏差不大，熱處理工作者還就不好解釋這種現(xiàn)象。 1 H, r% ^4 u$ g- ?: ?! i5 _6 T3 其實還是一個“材料淬透性問題”，LZ已經(jīng)在另一個板塊發(fā)起了討論，更深的理論探討大家可以到那個板塊參與可能更好。 4  我理解LZ所說的“化學成分合格”應該是“主要添加合金元素和C合格”，而大家關(guān)注的合金元素及碳對淬透性的影響也是基于主要添加合金元素。而實際上由于冶煉工藝和配料不同，“痕量元素”與添加元素交互作用后對淬透性的影響是很大的，往往被忽視。EX. 鋼中存在0.001%B就會對淬透性起到巨大影響。而同時合金元素之間的交互作用也是很強烈的，到目前為止，也沒有完全弄明白，國外的預測軟件這方面做得好一些，國內(nèi)的這些還有差距，所以，化學成分合格，實際淬火效果不一定能達到預期目的。

這個帖子很火，從10年說到現(xiàn)在了，如果有興趣大家可以自己去看，轉(zhuǎn)貼的原因是，就我自己來說，獲取新知識途徑少，有時是根本連問題都不知道，所以，一旦能夠找到有興趣、又能根據(jù)自己條件去研究的新知識都要去耐心的研究一番，即使僅僅是記住了題目，也便于以后碰到問題尋找解決方案。這應該就是機械工程師成長之路的重要一環(huán)吧。
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把頭

學習

非常

做整體熱處理的零件：
# [5 Y: N$ ~/ W3 F1.同一批次的零件要選用同一批次的材料。
2.不同批次的材料也要選擇采購相同煉鋼廠生產(chǎn)的鋼材（相同煉鋼廠指的是，你所采購的鋼材是同一個地方煉出來的。不是公司名稱相同，而是實際煉鋼的地方相同）。
" @3 F( a* _4 E3 I+ A3.預熱處理后要檢查金相組織。
" K3 o. J$ V3 l
# o- U/ p2 ]$ q. l還有注意點。。。社友們來增加

十三不靠

同種材料因工件形狀不同造成的硬度不均勻現(xiàn)象不能歸于材料原因.大多是不同部位的實際冷卻速度不同造成的,同一根料做成的不同零件有時偏差很大.

zerowing

說實話，這類問題跟廠家有很大關(guān)系。原則上，材料的性能，熱處理性能，以及高溫性能應當由生產(chǎn)廠家提供相應數(shù)據(jù)的。比如我近期入手的ASTRALLOY-V的樣本，人家針對不同熱處理方式，不同控制溫度的材料形成提供很多的信息。這些不是編的東西，是一個實驗檢測，屬于多批次的統(tǒng)計結(jié)果。那么最終給你的材料，其性能基本都在這些信息范圍內(nèi)。
* I& B, E( h  K/ [2 {8 K" ]: p3 ]不過，國內(nèi)能給你出一個成分表就算很不錯了。呵呵。

水大一茄子

zerowing 發(fā)表于 2013-6-29 18:12
說實話，這類問題跟廠家有很大關(guān)系。原則上，材料的性能，熱處理性能，以及高溫性能應當由生產(chǎn)廠家提供相應 ...

/ w( y: n- S, q8 l- A: _說實話，我還真是對這個鋼材不了解---------不知道是自己書沒看夠還是水太深。上次一個搞土木的同學跟我說，說建筑用的鋼材，各種達標，但是圈里人都知道這東西有問題。我當時問那到底啥問題，他也沒給我說明白，或者我沒聽明白。
今天我在熱處理論壇看見這個帖子的時候，想起來我那時候做油缸的時候，人人都在嘴上說這個東西多重要，萬一出事情煤礦損失多大，礦工多危險。但是人人都不當回事情。當時我當調(diào)度計劃員為了跟熱處理廠理論這個熱處理不達標的事情，爭得他們直接找我們經(jīng)理，最后經(jīng)理為了不耽誤工期也讓步了�，F(xiàn)在想想就感覺當時自己有點可笑，不僅笑自己水平不夠，更笑自己的渺小。

Dandylian

材料一直是我國的薄弱環(huán)節(jié)，在我們工廠也是經(jīng)常和鋼廠理論！至于符合國標，本來國標就不合理，比如：20CrMo  C:0.17--0.24   范圍太大，最上差和最下差同樣的工藝及同樣的產(chǎn)品結(jié)果都大不一樣。如果要特殊訂貨，那就得漲價！現(xiàn)我們工廠對材料要求：1。鎖定鋼廠 2。按爐號先期進行選擇，小批做工藝實驗。3。按爐號進貨！復查材料！4。加工過程中實行批次管理！

好方案

樓主，俺感興趣的是原帖的鍵接給一個好嗎？

俺想，這個貼應該有俺下決心離開機械行業(yè)的那個猜想的終極答案。
; f6 t/ w  G) f- \2 h  P7 |1 J9 D5 {
7 Z8 N/ I8 q# q6 F4 v0 }拜托。

水大一茄子

好方案 發(fā)表于 2013-7-1 22:37
# p1 F9 T: s; A. J' s0 M! T樓主，俺感興趣的是原帖的鍵接給一個好嗎？
: N/ Q  k$ Z8 M0 h4 @9 o
俺想，這個貼應該有俺下決心離開機械行業(yè)的那個猜想的終極答 ...

http://www.rclbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=54337&extra=page%3D1
這個就是，我最近一直泡在這個論壇里，在熱處理方面真不錯，可惜就是我的金屬學方面知識有限，很多東西都不懂。

好方案

水大一茄子 發(fā)表于 2013-7-1 23:15
http://www.rclbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=54337&extra=page%3D1
8 G9 G2 ]2 m- o0 k9 T這個就是，我最近一直泡在這 ...

首先感謝您的回復。
* Y  Z. u/ m, A3 Z4 f3 u2 E9 O
' h2 {1 g- A9 U4 V您提供的鍵接，俺已經(jīng)收藏了�？上�是個老鐵，不知原樓主是否還在這個論壇。當然這是外話。

至于金屬學知識，俺是學的機械制造工藝及設備，剛工作時干了些年頭，之后下決心改行離開這個行業(yè)已經(jīng)十幾年。
6 A, r0 R6 Z+ M4 u+ W
現(xiàn)在已經(jīng)是正宗外行。

- M8 c0 T& t! [8 F# ?8 a0 z4 `回來機械相關(guān)網(wǎng)站是想找點資料書看看。所有的知識都要重新復習和學習。讓我們共同學習吧。
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