箱式炉及盐浴炉中的快速加热参数及实例

作者: admin 分类: 科技 发布时间: 2019-10-19 15:13

  随着我国机械工业的迅猛发展和技术水平日益提高,各行业对机械产品的使用性能、可靠性及使用寿命提出了更高要求。热处理是确保机械产品的使用性能、可靠性及使用寿命的重要工序。本文全面系统地介绍了各种热处理技术,并以丰富的实例阐述了各种热处理技术的应用。内容包括:热处理基础工艺及应用、热处理裂纹和变形、整体热处理先进工艺拓展应用、多元共渗化学热处理工艺及其应用、热处理设备的操作和维护保养、热处理现场检验技术及其应用。

  一、机械零件在箱式炉中快速加热

  1.箱式炉中快速加热参数的确定

  (1)炉温的确定在箱式炉中采用快速加热时,考虑电阻丝使用寿命,一般将炉温规定在920~940℃(电阻丝为铬镍材料)、940~960℃(电阻丝为铁铬铝材料)或960~980℃(电阻丝为含铌、钼等合金成分的材料)。

  (2)装炉量的确定装炉量一般根据炉子功率和使用面积确定。其原则是:首批工件装炉前炉壁表面已达到规定温度,且每次装炉后炉温均能很快恢复到规定温度。如果装炉量过大与炉子功率不匹配,将导致炉温长时间不能恢复,影响时间计算的准确性。大批生产时,可化整为零分批连续进行。

  (3)加热时间的确定快速加热时间,一般根据工件截面有效尺寸进行计算,并结合实际情况及以往经验确定。

  1)单件快速加热的时间,可按下式计算:

  t=ad(4-1)

  式中t快速加热时间(s);

  a快速加热时间系数(s/mm);

  d工件的有效直径或厚度(mm)。

  在箱式炉中,工件有效直径或厚度小于100mm,快速加热时间系数a为25~30s/mm;工件有效直径或厚度大于100mm,快速加热时间系数a为20~25s/mm。按式(4-1)计算出快速加热时间,应根据确定的炉温高低适当调整,并通过工艺验证最后确定。

  2)零件批量生产时,快速加热时间除按式(4-1)计算外,应根据装炉量(m)、装炉密度及摆放方式另附加一定时间:m<1.5kg时,不附加时间;m=1.5~3.0kg时,附加15.30s;m=3.0~4.5kg时,附加30~40s;m=4.5~6.0kg时,附加40~55s。

  2.快速加热举例

  实例l机车车辆弹簧的快速加热淬火。用直径为32mm的55Si2钢条热卷制的机车车辆圆簧,要求硬度为40~45HRC。快速加热淬火和回火操作过程:在960~980℃温度下加热12min(按加热系数20~25s/mm计算)后浸入油中冷却。经480~500℃、60min回火空气冷却。

  处理结果:淬火后同炉试棒(同种材料、同种规格)的金相组织为细针马氏体;表面脱碳层深度由原来普通加热的0.5mm降低0.1mm左右;硬度和弹性均合格。

  实例2汽车羊角轴的快速加热淬火。图4-2所示为40CrMoA钢制作的汽车羊角轴。要求硬度为25~30HRC。

  操作过程:在960~980℃炉中加热18min(以52mm为基数,加热系数取21s/mm),立即在油中冷却。经540~560℃、120min回火后浸入水中冷却。

  处理结果:淬火后试样金相组织为马氏体+托氏体;硬度为49~50HRC。回火后硬度为27~30HRC。同炉试棒抗拉强度为830~840MPa;冲击韧度为117J/cm2。

汽车羊角轴

  值得指出,端部螺纹淬火前用石棉绳包扎好,或者热处理后再进行加工。

  二、工模具在盐浴炉中快速加热

  1.盐浴炉中快速加热参数的确定

  一般将盐浴炉炉温确定在950~980℃。其快速加热时间可按式(4-1)计算,其中,盐

  浴炉中快速加热时间系数a按以下规定选取:

  1)对于渗碳件和碳素工具钢,工件有效直径或厚度小于10mm,快速加热时间系数a取6~7s/mm;工件有效直径或厚度大于10mm,快速加热时间系数a取3~6s/mm。

  2)对于碳素结构钢和合金工具钢,工件有效直径或厚度小于10mm,快速加热时间系数a取7~9s/mm;工件有效直径或厚度大于10mm,快速加热时间系数a取6~8s/mm。

  按式(4-1)计算出快速加热时间,应根据实际情况和以往经验进行适当调整,并进行工艺试验最后确认。

  如果批量生产,盐浴炉中快速加热的附加时间,可参考箱式炉中快速加热的附加时间。

  2.工模具快速加热举例

  实例1弹性夹头的快速加热淬火。图4-3所示用T8A钢制作的弹性夹头,硬度要求:A夹紧部分58~60HRC;B弹性部分42~44HRC。操作过程如下:

弹性夹头热处理过程

  1)盐浴温度为960~980℃。将弹性夹头A部分,浸入盐浴中加热12s(见图4-4a);继续将B部分也浸入盐浴,再加热1.5min后取出进行冷却(见图4-4b)。

  2)首先将A部分在盐水中冷却6s后,将整体转入油中冷却。

  3)在160~180℃回火1.5h后空冷到室温,转精磨工序。

  4)在A端镶入胀口销后,将B部分浸入500℃的低温浴炉中回火1.5min(见图4-4c),空冷到室温。

  实例2图4-5a所示为,F10A钢制作的成形模,要求硬度58~6.2HRC;变形量不大于0.02mm。操作过程如下:

  1)将各孔用石棉堵塞好。

  2)在960~980℃加热4min。

  3)按图4-5b所示方向浸入水中冷却10s后转油中冷却。

  4)在160~180℃回火60min后空冷到室温。

  处理结果:硬度和变形量均合格。

成形模

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