第1章熱處理工藝技術
1. 鋼的退火工藝
退火:鋼材或鋼件加熱到適當的溫度,保持一段時間,然後緩慢冷卻,以獲接近平穩狀態組織的熱處理工藝.
完全退火
退火不完全退火
低溫退火
以上三種退火工藝一般廣泛應用下機械製造行業,要據工件的技術要求與工藝流程合理選用.
1.1 完全退火:
完全退火是將鋼件加熱到臨界點ac3以上的適當溫度,在爐內保溫緩慢冷卻的工藝方法.
目的:細化組織、降低硬度、改善切削加工效能及去除內應力,完全退火應用於中碳鋼和中碳合金鋼的鑄、烊、軋制件等.
◆ 完全退火工藝曲線見圖:
ac1或accm+(50~70) 停爐冷卻
保溫2~3
≦500℃後空冷
時間/n
完全退火工藝曲線圖
1.2 不完全退火
不完全退火是將鋼件加熱到ac1~ac3或accm之間的適當溫度,保溫後緩慢冷卻的工藝方法.
目的:降低硬度、改善切削加工效能、消除內應力
◆ 不完全退火工藝曲線:
≦t1爐冷加熱保溫2~3 等溫保溫
3~4 ≦500℃後空冷
時間/n
不完整退火工藝曲線圖
1.3 去應力退火
去應力退火是將工件加熱到ac1以下的適當溫度,保持一定時間後緩慢冷卻的工藝方法.
目的:為了去除由於形變加工、機械加工、鑄造、鍛造、熱處理及焊接等產生的殘餘應力.
a.去應力退火工藝曲線:
ac1 (100~200)
空冷加熱保溫2~4
時間/n
去應力退火工藝曲線圖
b. 去應力退炎朱溫度一般應比最後一次回火低20~30℃,以免降低硬度及力學效能。
c. 對薄壁、易變形焊接件、退火溫度低於下限。
1.4 操作注意事項;
(1) 操作前應根據工件材料、技術要求、工件尺寸和形狀特徵及數量等具體情況制定工藝方法,並考慮安排生產,工藝規範相近的工件允許同爐牏情況制定工藝方法;
(2) 抽查待處理零件的變形量是否符合工藝要求;
(3) 檢查裝置儀表運轉情況;
(4) 去應力退火一般採用箱式或井式電爐,低溫時效多在油洛中進行;
(5) 細託軸類工件宜在井式電爐或井式油洛中處理;
(6) 低溫時效工件裝出爐時應避免碰撞,輕拿輕放,細長軸類等工件應垂直吊掛存放,以防因自重變形;
(7) 去應力退火或低溫時效後的工件,如需校直,則校直後必須重新進行去就力退火低溫時效。
1.4.1 鋼的正火工藝
1.4.2 目的及應用
正火是鋼材或鋼件和熱到臨界點ac3或accm以上的適當溫度,保持一定時間後在空所中冷卻,得到珠光體基體組織的熱處理工藝。
◆ 正火主要就用範圍
(1) 作為低碳鋼和某些低合金結構鑄鋼及鍛件消除應力,細化組織,改善切削加工效能和淬火前的預備熱處理;
(2) 消除網狀碳化物,為球化退炎作準備;
(3) 用開堪些碳素鋼、低合鑫鋼工件在淬火返修時,仙應力和細化組織,以防重新淬火時產生開裂和變形;
(4) 作為某些結構件的最終熱處理。
1.4.3 操作要點;
(1) 工藝規範(正火溫度)相近的工件,允許同爐處理;
(2) 對表面質量要求高的工件加熱應採取防止氧化與脫碳的保護措施;
(3) 工件一般採用工作溫度或稍高於工作溫度裝爐。若重疊裝料,應適當延長保溫時間;
(4) 工件應均勻諀在爐子有效工作區里;
(5) 拲出爐後,應散放在乾燥處空冷,不得堆積,不得放在潮濕處。
1.4.4 鋼的淬火工藝
a. 淬火是將鋼奧氏體化後以適當的冷卻速度冷卻,使工件在橫截面內全部或一定範圍內發生馬氏體不穩定組織結構轉變的熱處理工藝。
b. 淬火工件的工藝流程:
一般工件:淬火→清洗→回火→(清洗)→噴砂(或噴丸等)表面清理→檢驗
軸類零件及易變形工件:淬火→清洗→回火→(清洗)→檢查→去應力處理→噴砂→檢驗
c. 淬火前的準備:
(1) 核對工件數量、材質及尺寸,並檢查工件有無裂紋、磕碰傷、銳邊、尖角及鏽蝕等影響淬火質量的缺陷;
(2) 根據圖樣及工藝檔案、明確淬火的具體要求,如硬度、區域性淬火範圍;
(3) 根據淬火要求,選用合適的工夾具或進行適當的綁紮,在易產生裂紋的部位,採取適當的防護措施,如用鐵皮或石棉繩包紮及堵孔等;
(4) 表面不允許氧化、脫碳的工件,應在鹽溶爐或保護氣氛爐中加熱或採取以下防護措施。
1〉 塗料防護,推薦選用下列塗料配方:
石墨油10%石墨+90%潤滑脂(質量分數);
100gsio2+5gnasio2+25gnasio2+40gh2o,熱塗層0.05~0. 01mm,加熱溫度小於00℃時有防氧化脫碳作用;
20gsio2+10gal2o3g+10gsic+8gksic3+12~15gh2o,熱塗0.怯~0.30mm,加熱溫度小於1200℃時有防氧化、脫碳作用;
2〉 將工件裝入盛有木炭或憶用過的鑄鐵屑的鐵箱中,加蓋密封。
(5) 大批工件應作首件或小批量度淬,認可後方可進行批量生產,並在生產過程中經常抽驗。
1.4.5 裝爐
(1) 允許不同材質、但具有相同加熱溫度的工件裝入同一爐中加熱;
(2) 入爐工件均應乾燥、無油汙及其他髒物;
(3) 截面大小不同的工件裝入同一爐時,大件應放在爐膛裡面,大、小工件分別計算保溫時間;
(4) 裝爐時必須將工件放在裝爐架或爐底板上,用鉤子、鉗子堆放、不得將工件直搞拋入爐內,以免碰傷工件或損環裝置;
(5) 細長工件應晝在井或爐或鹽爐中垂直吊掛加熱,以減少變形;
(6) 在箱式爐中裝爐加熱時,一般為單層排列,工件間隙10~30mm;小件允許適當堆放,但保溫時間酌情增加。
1.4.6 加熱
a. 加熱方式:
(1) 碳鋼及合鑫鋼工件,一般可直接裝入淬火溫度或比規定的淬火溫度高20~30℃的爐中加熱;
(2) 高碳高合金鋼及形狀複雜的工件應作預墊。
b. 以工伯加熱時間可按下列公式計算:
式中加熱時間minka d
k ------反映裝爐時的修正係數,通常在1.0~1.3之內選取
a ------加熱係數,min/mm,加熱係數a可根據鋼種與加熱介質;加熱溫度選取
d ------工件有效厚度,mm
(1) 對於45鋼、40cr鋼等結構鋼零件可採用下式計算保溫時間:
τ=k(10+0.6d+0.2g)
式中加熱時間 min
k ------裝爐形式,單層排放加熱,k=1.0,料盤裝料加熱,k=1.1~1.2小件鶄狀堆放加熱,k=1.3~1.4
d ------工件有效加熱厚度 mm
g ------工件裝爐總重量 kg
注:燃氣(油)加熱爐比電陰輻射爐保溫時間可適當縮短
加熱係數a的選用
加熱裝置加熱係數
碳素鋼合金鋼高合金鋼鑄鐵
500~650℃箱式電爐預熱 1~1.5min/mm
780~900℃鹽洛爐加熱或預熱 15~20s/mm 20~25s/mm 20~30s/mm 40~50s/mm1000~1050℃高溫20~25s/mm
鹽洛爐加熱需經預熱
1200~1300℃鹽洛爐加熱8~15s/mm
需經預熱
780~900℃箱式或井式電爐加熱 0.7~0.8min/mm 0.9~1.0min/mm 2~3min/mm
960~980℃鹽洛爐快速加熱齒輪:蝸桿:6~12s/mm一般工件:4~8s/mm
注:燃氣(油)加熱爐比電陰輻射爐保溫時間可適當縮短
1.4 鋼的回火工藝
1.4.1 回火的定義:
回火是將經過淬火的工件加熱到臨界點ac1以下的適當溫度保持一定時間,隨後用符合要求的方法泠卻,以獲得所需要的組織和效能的熱處理工藝;
目的:調整工件的強度經、硬度、塑性、韌性及紅硬性等力學效能,降低或消除淬火應力,避免變形、開裂、保持使用過程中的尺寸穩定;
1.4.2 回火的準備工作
(1) 工件應清洗乾淨,不得有鹽和物粘附,檢查工件是否有碰傷、裂紋等缺陷;
(2) 檢查裝置、儀表運轉是否正常,按要求調好儀表溫度。
1.4.3 ;因之的分類
低溫回火:將淬火工件加熱到150~250℃回火,穩定組織,以得到高的硬度與耐磨性
中溫回火:將淬火工件加熱到250~500℃加火,使工件得到好的彈性、韌性及相應的高度
高溫回火:將淬火工件加熱到500~1000℃回火,即調質處理
中溫回火一般適用於中等硬度的零件、彈簧等。
1.13模具預先熱處理工藝
1.13.1 退火工藝
工模具鋼經鍛造後,內部組織分布不均勻,晶粒較粗大,並且存在著內應力及較高的硬度,機械加工困難,為了消除鍛造毛坯中的應力,降低硬度便於機械加工,以及為了給下一步熱處理作好組織準備,鍛造後的工模具應進行退火
1. 中碳鋼:中碳合金鋼的退火:採用完全退火
2. 高碳鋼:高碳合金鋼模具採用球化退火或高溫退火
3. 去應力退火(高溫回火)對於一些形狀複雜或多孔的工模具以及一些板狀的工件(刀片、去片)為了消除機加工時殘留下的加工應力,以減少淬火時變形及開裂淬火加熱前進行去應力退火
4. 返修及翻新模具的退火(高溫回火)由於模具熱處理時來達到圖樣要求,需要重新淬火,或者模具使用已久需要重新開形孔,以及冷加工所造成需要重新加工再進行淬火的工模具,可進行悉新退火(高溫回火)
5. 工藝說明:
(1) 一般模具在箱式電爐中進行退火
(2) 除低溫退火(高溫回火)外,其他形式的退火均隨爐冷至500℃以下出爐空冷
(3) 成形工模具在箱式電爐中退火,應加保護
1.14 熱和模具熱處理工藝
1.14.1鍛模熱處理工藝:
1. 熱鍛模是指模鍛錘上使用的模具
模具壽命一般為10000左右,經氣體氮碳共滲後,其使用壽命迖20000~30000件
拉桿熱鐓模,經1180℃加熱淬火,580℃×11.5h×次和600℃×4h×2次,再經570℃×3h的所体氮碳共滲處理,滲劑為90%w(甲胺)+10%w(尿素),平均使用壽命從56件提高到420件
2. 離子硫碳氮共滲
。加此,要求模具在500℃時表面具有高硬度、高磨損性、搞咬合性、良好的抗腐蝕性以及心部有足夠的高溫強度和韌性3cr2w8v鋼熱擠壓模具淬火回火工藝:850℃預熱,公升至1100℃加熱;淬油570℃×2h×2次回火,硬度48~52hrc.
熱處理工藝
1.退火 操作方法 將鋼件加熱到ac3 30 50度或ac1 30 50度或ac1以下的溫度 可以查閱有關資料 後，一般隨爐溫緩慢冷卻。目的 1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工效能 2.細化晶粒，改善力學效能，為下一步工序做準備 3.消除冷 熱加工所產生的內應力。應用要點 1.適用於合金...
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