机电工业工程设计——热处理车间(第三版)(2)

2019-04-14 15:53

①正火工艺:

工件进炉→加热至正火温度→保温→出炉空冷。 ②退火工艺:

工件进炉→加热至退火温度→保温→随炉冷却→出炉。 (5)加热、保温、冷却工艺曲线

温度 3+150~200 随炉冷却温度 3+30~50 随炉冷却温度 1+40~60 随炉冷却0扩散退火时间0完全退火时间0不完全退火时间

温度 3+30~50 (亚共析钢)1+20~40 (共析钢或过共析钢)随炉冷却空冷温度 1+20~40 +20~30 随炉冷却温度 1-50~150 空冷0等温退火时间0球化退火时间0再结晶退火时间温度 1-100~200 空冷温度 3+30~50 +30~50 空冷0去应力退火时间0正火时间

注:AC1为开始奥氏体相变临界温度; AC3为完全奥氏体相变临界温度。

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2、 淬火和回火 (1) 加热温度

钢淬火加热温度为AC1或AC3+30~50℃。

钢回火加热温度分为低温、中温、高温回火,均在相变温度线以下。 (2) 保温时间

①淬火保温时间 T=a×K×D

式中:T---淬火保温时间(min);

a ---保温时间系数(min/mm); K---工件装炉方式修正系数; D---工件有效厚度(mm)。 ②回火保温时间

T(min)= K+A ×D

式中:t---回火时间(min);

A ---回火时间系数; K---回火基数时间(min); D---工件有效厚度(mm)。 回火时间一般为1~3小时。 (3) 冷却

淬火工艺的冷却速度有冷却方式所决定,冷却速度的选择决定了材料淬火所得到的性能。

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常用淬火的冷却方式有:单液淬火、双介质淬火、分级淬火、等温淬火、复合淬火、预冷等温淬火、预冷淬火、局部淬火、自回火淬火、风淬、喷雾及喷流淬火。

钢的回火多采用空冷,不允许重新产生内应力工件采用缓冷,对于高温回火脆性敏感的钢,采用油冷。 (4)流程 ①淬火:

工件进炉→加热至淬火温度→保温→快速冷却。 ②回火:

工件进炉→加热至回火温度→保温→出炉冷却。

3、 表面热处理

表面热处理是指表面局部加热,可显著减少淬火变形,并降低能耗。在工厂生产中感应加热淬火为最常见的表面热处理。

感应加热主要运用了电磁感应、“集肤效应”和热传导三项基本原理。它属于快速加热。加热速度可在0.02℃/s~1000℃/s内变化,可根据要达到的晶粒度要求,通过感应加热器,调整加热速度。感应加热器分为工频、高频(20~500kHz)、中频(1~10kHz)三大类,可单件加热或连续加热。电流频率根据淬硬层深度来确定,工件截面越小,频率越高。加热时间越长、加热温度越高,加热深度越大。感应器与工件的间隙越小,电效率越大。要使形状复杂的工件均匀加热,

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则间隙选用大一些。感应器产生的热量采用冷却循环水冷却,水压0.1~0.2MPa。工件在加热到温后,在空气中停留一短暂时间预冷后,进行喷冷或浸淬,冷却时间必须严格控制,使工件能获得足够的表面硬度,又能利用工件残存热量进行自回火。

工件在感应加热后,一般需经回火才能使用,以减少淬火应力和降低脆性。回火方式除加热炉加热外,还可采用自回火和感应加热回火。

工艺流程:

工件上料→感应加热→预冷→喷冷或浸淬→工件下料→回火。 4、 化学热处理 (1)常压化学热处理流程

工件清洗→进炉→化学热处理(渗碳、碳氮共渗、渗氮、氮碳共渗)→油冷或水冷→工件出炉→清洗→回火。 (2)低压渗碳流程

工件前清洗→预氧化→低压加热→渗碳→气淬→后清洗→回火→强化喷丸→上油。 5、大型锻件热处理

通常将在5-8MN或以上自由锻造液压机(或压力机)上,用钢锭锻造的锻件称为大型锻件。

(1)大型锻件的主要特点: ①单件体积重大,需用钢锭锻造。 ②内在质量要求严格。

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③生产工艺复杂,技术难度大。 ④生产费用高。 (2)大型锻件生产流程

钢锭→打帽口→切毛口→加热→锻造→锻后热处理→粗加工 n次 黑皮淬火 →UT等质检→性能热处理→检测→去应力退火→金切加工→UT及全面质检→涂油包装 →成品堆放/出厂。

大型锻件热处理主要分为锻后热处理和性能热处理。 (3)大型铸锻件在锻造后热处理目的

①转变大锻件锻后不均的组织形态,提高化学成分均匀性,稳定、细化、匀化晶粒,调整软化大锻件组织和机械性能,为机加工创造条件,并为性能热处理、超声波探伤做好准备。

②通过长时间扩散退火,降低钢中含氢量,防止白点产生,减小组织应力,减小大锻件开裂倾向。

③对不再进行性能热处理的锻件,锻后热处理还要得到必要的组织性能,满足使用要求。

(4)大型锻件锻造后热处理工艺有退火(完全退火、低温退火、中间退火、等温退火、球化退火等各种类型的退火)、正火(正火加高温回火)、调质(淬火加高温回火)。还常用等温冷却、起伏等温冷却、起伏等温退火等工艺。其最主要的热处理工艺为:正火+长时间扩散退火。

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