
淬火工藝守則
淬火是熱處理的主要工序之一。就鋼鐵材料而言,它是把工件加熱到預期的溫度。保溫一定時間,然后在選定的冷卻介質中冷卻,以獲得馬氏體等組織的一種操作。淬火工序嚴格操作就為回火工序的正常進行創造條件。如果淬火工序馬虎,就會造成產品的返修或報廢。為此,在淬火過程中,必須嚴格按工藝進行。
一、淬火工藝總則
1、淬火加熱溫度:
正確的選擇淬火加熱溫度是保證得到預期的淬火后的金相組織和機械性能的重要條件。鋼鐵材料的成分不同,其加熱溫度各不相同。就碳素鋼而言,Fe-Fe3C系平衡相圖就是其加熱溫度選擇的重要依據。
G
對合金鋼而言,由于其合金成分不相同,所以,加熱溫度不相同。
設備:中溫鹽浴爐
5CrMnMo鋼熱鍛模淬火工藝曲線
設備:箱式電阻爐淬火
有時個別零件需要表面淬火而高頻由于條件所限,不能處理時,用鹽爐快速加熱,加熱溫度一般為其鋼牌號的正常加熱溫度高出100℃以上.但是形狀特別復雜的零件不宜采用.
2、加熱時間:
加熱時間由工件的升溫時間和保溫時間兩部分組成,過長的加熱時間會使工件晶粒粗大,增加工件淬火后的脆性,從而降低工件的機械性能。此外,還易使工件表面氧化及脫碳,造成能源浪費。反之,加熱時間過短又往往達不到預期的淬火目的。所以,一般采用其實際保溫時間約占加熱時間的1/2-2/3。
(1)在實際生產中根據設備條件,產品材料成分、幾何尺寸、裝爐量各不相同,加熱時間也不相
同。
經驗公式計算:
t = 加熱時間(分)
H = 工件有效厚度(MM)
鹽爐加熱時間:
碳鋼t = (0.25-0.5)H(分)
合金結構鋼t = (0.5-1)H(分)
(2)中溫電阻爐加熱時間計算:
碳鋼:t = (1-1.5)H(分)
合金結構鋼:t = (1.5-2)H(分)
箱式電阻爐裝活只準單層裝爐加熱不準層疊裝爐加熱。工件距電阻絲和后墻>100MM,距爐門
口400-450MM。
井式電阻爐裝活單吊裝爐加熱。
(3)氣體滲碳爐不準做淬火加熱用,如需用時經研究后是否能使用。
(4)一般小尺寸零件其加熱時間取上限,大尺寸零件取下限。如果用架子、框子等工具堆積加
熱時,加熱時間應延長1/2-1倍。根據工件裝架、框數量經常目測爐內的工件溫度進行處理。
3、冷卻介質:
正確合理的選擇淬火冷卻介質是保證零件在淬火時得到預期的金相組織,并使零件的變形或開裂控制
在最小的范圍內的重要手段之一。最理想的冷卻介質的性能應當是:在鋼的C曲線鼻子處(550-650℃)具有極大的冷卻速度,從而可抑制A-P轉變的可能性。而在300℃以下,其冷卻速度大大減緩。從而使M轉變時的內應力最小。
我廠常用冷卻劑:
10%NaCl水溶液,使用溫度20-35℃
10#-20#機油使用溫度40-80℃
刀具類應按刀具工藝守則進行處理。
一般碳鋼采用鹽浴冷卻,合金鋼采用油冷卻。此外,還要考慮到零件的尺寸、形狀、及復雜程度等。影響質量的可經車間工藝員研究決定,也不是一成不變的要具體情況具體對待。
4、淬火方法:
為了減小零件的變形和開裂,對不同工件的淬火方法做如下分類:
A.單液淬火:
形狀簡單的零件在一種冷卻劑中冷卻.
B.雙液淬火:
為了減小復雜零件的開裂傾向(一般指碳鋼及低合金鋼)先在一種強冷卻劑中冷卻一定時間,然后迅速轉入冷卻能力較慢的冷卻劑中冷卻,達到即淬硬又不開裂的目的,例如水(鹽水)-油淬火.
C. 予冷熱處理
有時對復雜零件采用先預冷,而后雙液淬火,在第二種冷卻劑中冷到其M點左右提出及時回火, 這些操作要求操作者具有熟練的熱處理操作技術來掌握.
D.淬火冷卻-熱校直
在零件的淬火過程中不可避免的要產生變形.如采用以上相應方法,控制得當的,其變形最小,就可能在要求公差范圍內,如操作及控制稍有不當.其變形就大,就超差.如有的工件不允許有軟點,那么就不能等回火就得校直,采用工件冷卻到其Ms點左右提出趁熱校直達到工藝要求為宜。熱處理淬火后的質量檢查:
(1)零件熱處理必須在首件檢查合格后亦可進行繼續生產
(2)各工序間硬度檢查,必須把零件表面清理干凈
(3)零件熱處理按圖紙,技術條件,標準,工藝文件進行生產和檢查
(4)各工序間硬度檢查用銼刀及硬度計檢查
(5)尺寸變形按工藝標準規定公差范圍內進行檢查
(6)外觀檢查零件表面燒,碰傷等
5.金相檢查:
A.中碳或中碳合金鋼零件淬火后馬氏體等級應為1-4級,5級以上者為過熱組織,出現有鐵素
體存在者為淬火加熱不足.
B.高碳或高碳合金鋼,軸承鋼等零件(不包括高速鋼)淬火后馬氏體等級≤2級如≥3級者為過
熱組織,有屈氏體存在者為淬火加熱不足,屈氏體的數量由硬度加以限制.
C.馬氏體等級評定標準,可參照圖譜
D.一般機床零件不做金相檢查,成批重要零件可根據情況進行抽查作金相分析檢查.
二,淬火加熱設備
1.鹽浴爐:
鹽浴爐是最早的無氧化無脫碳的方法之一,由于它適應性強,故而工作范圍大,現在仍是熱處理主要加熱設備之一.
我廠使用的鹽浴爐為三相或單相內熱式電極鹽浴爐,其功率分別為50KW,80KW,100KW即:RYD-50KW,RYD-80KW,RYD-100KW
我廠使用的中溫鹽浴爐其鹽浴成分為:
NaCl:BaCl2=50%:50%(重量比)
前面講過它是無氧化無脫碳的熱處理方法之一,但是這要求操作方法必須得當,如果操作不當仍會有比較嚴重的氧化脫碳現象。這主要是工件氧化皮的帶入及溶鹽表面與空氣接觸而吸收氧及爐襯材料的氧化物溶入鹽浴中而造成的。為防止表面氧化脫碳,必須定期進行脫氧撈渣。
2.鹽浴爐的脫氧
為保證產品質量必須對鹽浴爐定期進行脫氧,撈渣工作。一般要求爐內鹽浴氧化物的總含量<0.5%,但當成型工件加熱時,其氧化物總含量應<0.3%,
我廠常用脫氧劑:
中溫鹽浴爐:TiO2 1Kg+BaCl2 1Kg
高溫鹽浴爐:SiO2 0.5Kg+TiO2 1Kg+BaCl2 1Kg
中溫鹽浴爐脫氧溫度為920-950℃在此溫度下溫度降至780-800℃時撈渣,每班進行一次。高溫鹽浴爐脫氧溫度為1300-1320℃,在此溫度下溫度降至1200℃時撈渣,5.6.7.8.9.10月,每3小時脫氧進行一次撈渣。11.12.1.2.3.4月每4小時脫氧進行一次,如氧化物過高時可連續進行數次。直至合格為止,每開一次爐就得取樣化驗一次。
脫氧劑必須進行烘干(200℃左右)并攪拌均勻后使用。
3.鹽浴爐用鹽要求:
鹽浴爐用鹽應是純度越高越好,但實際上是不可能達到的。一般要求如下:
NaCl 純度≥98%
BaCl2 純度≥96%
4.工件進入鹽浴爐后工件距電極距離為≥50mm,距爐膛壁及鹽面應≥20mm.嚴防電傷.
5.箱式電阻爐:
箱式電阻爐雖然是具有氧化脫碳較為嚴重的熱處理設備,但仍大量使用著,主要是加工毛坯及
加工余量大的工件.(個別大件經研究也可用此設備加熱)
!)設備:
我廠使用的是45KW的箱式電阻爐,其規格及技術條件如下:
2)加熱與防護
在箱式爐中加熱,其加熱是靠熱輻射進行的,又因沒有使用可控氣氛保護,仍是在空氣中加熱,免不
得要有氧化及脫碳,毛坯體及加工余量大的光坯體沒有問題.而成形體及加工余量小的工件加熱過程中是不允許有氧化及脫碳的,為達到這一目的,在所要保護的部分我廠常用硼砂及硼砂酒精來保護.
3)井式電阻爐:
井式電阻爐的加熱方式基本與箱式電阻爐一樣,所以加熱及防護參照箱式電阻爐的方式.
注意事項:
1、各設備使用均按相應的安全技術操作規程進行.
2、工件進入鹽爐前一定要烘干,以防爆鹽傷人,鹽爐操作者要配戴好一切勞動保護.
3、工件綁扎要牢固,以防掉入鹽爐,水池及油池中.
4、工件淬火時一定要注意淬火冷卻方向,,嚴格控制水冷時間.
5、要在淬火后立即或及時回火。
6、為保證產品質量經常校正儀表熱電偶和目測爐溫