選擇材料注意事項

在設計過程中硬度的選擇是按照手冊中硬度范圍選擇的，工件在進行熱處理后為什么不能達到規定的硬度呢？這是我們在實際進行熱處理工藝對外加工協作服務時常常被客戶問到的一個問題。下面簡要介紹一下。熱處理硬度的決定受工件重量、材料牌號、工件形狀結構、模具尺寸大小及后續加工方式等因素控制。工件淬透性的高低因鋼種的不同而高低不一致，所以鋼材的內外硬度在進行熱處理工藝后不一定相同，需根據尺寸大小來選擇材料和設計尺寸，不能直接按照設計手冊里的技術標準和硬度要求來選取，熱處理工藝手冊上硬度標準是來自小試樣的熱處理結果，因此在實際工件進行熱處理工藝時一定要按照實際操作情況來決定合理的硬度指標。硬度指標的合理性直接關系到工件熱處理后硬度。硬度指標過高，工件的韌性就會損失，工件使用過程易開裂，甚至熱處理工藝無法進行。如用彈簧鋼60Si2Mn制作大型工件，工件厚度在實際測量中很大，約120mm，存在厚薄顯著的地方，選擇熱處理工藝油冷淬火已無法達到要求的58-60HRC硬度要求。但是熱處理硬度手冊中硬度范圍可以達到58-60HRC，這是在臨界淬火尺寸內的結果，如果結合到實際工件是沒有辦法達到的，可采用不規范的操作方法，即降低熱處理要求，但是同樣達不到提高材料性能的要求。由于在實際生產過程中供應困難等諸多原因，采用臨時材料替代圖紙中規定的鋼種，熱處理工藝在操作過程中代用采用需遵循下列原則。①“以優代劣”：在常用鋼種的材料代替中也可采用這種“代用優質”材料。必要時還可做工藝試驗進行論證。如可以用優質的碳素鋼結構鋼代替普通碳素鋼結構鋼，用合金鋼代替碳素鋼等，而不能反過來代替；以低等材料代替高價材料時，除了要考慮材料的熱處理技術指標是否能達到，還要考慮熱處理的工藝性是否可行。
　對于工件結構復雜的，用碳素鋼代替合金鋼，采用水淬火，會造成工件變形和開裂的結果，其次還會造成淬透性深度減少，淬火硬度降低等。如用彈簧鋼60Si2 Mn代替4Cr13制造有效尺寸大于Φ60mm的工件，因工件結構存在特殊性，60Si2Mn不能采用水油雙液淬火時，只能油冷淬火，熱處理硬度不能達到4Cr13的油淬硬度。②同一種代用：鋼種可分為高碳鋼、中碳鋼、低碳鋼三種，這是根據其化學成分不同而分類。代用時鋼種類別之間不能代用，一般相差5%含碳量，如45鋼代用材料可以用40或50鋼替代，不能用高碳鋼替代中碳鋼或低碳鋼。
　對于焊接件而言，代用材料就和熱處理代用材料不同。不能用合金鋼來替代碳素鋼，例如40Cr不能代替45鋼焊接，否則焊接之后容易開裂，40Cr可焊性不如45鋼。本文參考《熱處理工藝問答》一書。