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        淬火爐的淬火工藝知識科普

        編輯:蘇州市科達爐業有限公司時間:2021-08-16

          淬火爐的淬火工藝現代機械制造工業生產中使用比較廣泛,機械中重要零件,尤其在汽車、飛機、火箭中應用的鋼件幾乎都經過淬火處理。為滿足各種零件干差萬別的技術要求,發展了各種淬火工藝。如,按接受處理的部位,有整體、局部淬火和表面淬火;按加熱時相變是否完全,有完全淬火和不完全淬火(對于亞共析鋼,該法又稱亞臨界淬火);按冷卻時相變的內容,有分級淬火,等溫淬火和欠速淬火等。

          工藝過程包括加熱、保溫、冷卻3個階段。下面以鋼的淬火為例,介紹上述三個階段工藝參數選擇的原則。

          加熱溫度:以鋼的相變臨界點為依據,加熱時要形成細小、均勻奧氏體晶粒,淬火后獲得細小馬氏體組織。

          實際生產中,加熱溫度的選擇要根據具體情況加以調整。如亞共析鋼中碳含量為下限,當裝爐量較多,欲增加零件淬硬層深度等時可選用溫度上限;若工件形狀復雜,變形要求嚴格等要采用溫度下限。

          保溫時間由設備加熱方式、零件尺寸、鋼的成分、裝爐量和設備功率等多種因素確定。對整體淬火而言,保溫的目的是使工件內部溫度均勻趨于一致。對各類淬火,其保溫時間取決于在要求淬火的區域獲得良好的淬火加熱組織。

          加熱與保溫是影響淬火質量的重要環節,奧氏體化獲得的組織狀態直接影響淬火后的性能。-般鋼件奧氏體晶??刂圃?~8級。

          冷卻方法:要使鋼中高溫相——奧氏體在冷卻過程中轉變成低溫亞穩相——馬氏體,冷卻速度必須大于鋼的臨界冷卻速度。工件在冷卻過程中,表面與心部的冷卻速度有-定差異,如果這種差異足夠大,則可能造成大于臨界冷卻速度部分轉變成馬氏體,而小于臨界冷卻速度的心部不能轉變成馬氏體的情況。為保證整個截面上都轉變為馬氏體需要選用冷卻能力足夠強的淬火介質,以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。但是冷卻速度大,工件內部由于熱脹冷縮不均勻造成內應力,可能使工件變形或開裂。因而要考慮上述兩種矛盾因素,合理選擇淬火介質和冷卻方式。

          冷卻階段不僅零件獲得合理的組織,達到所需要的性能,而且要保持零件的尺寸和形狀精度,是淬火工藝過程的關鍵環節。

          分類:可按冷卻方式分為單液淬火、雙液淬火、分級淬火和等溫淬火等。冷卻方式的選擇要根據鋼種、零件形狀和技術要求諸因素。

          單液淬火:將工件加熱后使用單一介質冷卻,常使用的有水和油兩種。為防止工件過大的變形和開裂,工件不宜在介質中冷至室溫,可在200~300℃出水或油,在空氣中冷卻。單液淬火操作簡單易行,廣泛用于形狀簡單的工件。有時將工件加熱后,先在空氣中停留-段時間,再淬入淬火介質中,以減少淬冷過程中工件內部的溫差,降低工件變形與開裂的傾向,稱為預冷淬火。

          雙液淬火:工件加熱后,先淬入水或其他冷卻能力強的介質中冷卻至400℃左右,迅速轉入油或其他冷卻能力較弱的介質中冷卻。變溫曲線如圖2中曲線2。所謂“水淬油冷”法使用得相當普遍。先淬入冷卻能力強的介質,工件快速冷卻可避免鋼中奧氏體分解。低溫段轉入冷卻能力較弱的介質可有效減少工件的內應力,降低工件變形和開裂傾向。本工藝的關鍵是如何控制在水中停留的時間。根據經驗,按工件厚度計算在水中停留的時間,系數為O.2~O.3s/mm,碳素鋼取上限,合金鋼取下限。這種工藝適用于碳素鋼制造的中型零件(直徑10~40mm)和低合金鋼制造的較大型零件。

          分級淬火:工件加熱后,淬入溫度處于馬氏體點(ms)附近的介質(可用熔融硝鹽、堿或熱油)中,停留一段時間,然后取出空冷。變溫曲線如圖2中曲線3。分級溫度應選擇在該鋼種過冷奧氏體的穩定區域,以保證分級停留過程中不發生相變。對于具有中間穩定區(“兩個鼻子”)型TTT曲線的某些高合金鋼,分級溫度也可選在中溫(400~600℃)區。分級的目的是使工件內部溫度趨于一致,減少在后續冷卻過程中的內應力及變形和開裂傾向。此工藝適用于形狀復雜,變形要求嚴格的合金鋼件。高速鋼制造的工具淬火多用此工藝。

          等溫淬火:工件加熱后,淬入溫度處于該鋼種下貝氏體(B下)轉變范圍的介質中,保溫使之完成下貝氏體轉變,然后取出空冷,變溫曲線如圖2中的曲線4。等溫溫度對下貝氏體性能影響較大,溫度控制要求嚴格。等溫淬火工藝特別適用于要求變形小、形狀復雜,尤其同時還要求較高強韌性的零件。



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