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國外熱處理技術(shù)現(xiàn)狀及熱處理熱處理

發(fā)布時間:2010/8/28

國外熱處理技術(shù)現(xiàn)狀及熱處理熱處理
1.熱處理技術(shù)現(xiàn)狀
????? (1)推廣應(yīng)用高壓氣冷淬火
?????? 國外的熱處理廠家非常重視熱處理過程中的冷卻。根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)和工藝要求,可進

行慢速冷卻、油淬冷卻、一次性氣淬冷卻等??焖贇夥昭h(huán)冷卻采用向冷卻室噴射高壓氣體,

由計算機控制流速和流量的變化,以達到在特定時間內(nèi)冷卻速度,從而實現(xiàn)熱處理過程中所要

求的冷卻曲線,確保零件的熱處理質(zhì)量。以前采用氣淬方式冷卻的淬火氣體有氮氣、氦氣等,

現(xiàn)在用空氣強烈噴射,使工件在極快速度下冷卻,淬火后表面僅有極薄的氧化色膜,呈灰白色

,零件色彩依然美觀,而節(jié)約大量氮氣和惰性氣體,使熱處理成本進一步下降。
?????? 真空低壓滲碳與高壓氣淬相結(jié)合是當今一種先進的滲碳淬火工藝,它具有滲碳速度快

、碳化物組織優(yōu)良、淬火開裂和變形小、節(jié)約能源和滲碳劑原料、滲碳零件表面質(zhì)量好、并有

利于環(huán)保等特點。
????? (2)熱處理設(shè)備采用油冷
?????? 風機冷卻、熱交換器冷卻、淬火油槽冷卻等所有需冷卻的裝置,全部采用油封式自冷

,全面取代水冷循環(huán)系統(tǒng),整個熱處理爐不用任何冷卻水。例如,熱風循環(huán)風機冷卻:將原水

冷套進出水管改用油管引出,接近風機處放一個直徑為102mm的小油箱,油冷卻系統(tǒng)全封閉,

當風機軸承有熱量增加時,被加熱的油比重小,自然向上浮起,引起油自然循環(huán)。在小油箱存

油量和自然散熱的情況下,熱油被冷卻后又加入循環(huán),達到在不耗油又不需要動力的條件下完

全取代水冷。淬火油槽板式換熱器中的水換成冷卻油,冷卻油受到熱油的熱交換而被升溫,油

比重的變化引起冷卻油的自身循環(huán),在爐頂?shù)挠拖渫饧由仙崞?,配合風扇的作用,達到全油

冷的效果,節(jié)約大量的冷卻水。
????? (3)滲氮爐上采用氫探頭彈簧
?????? 德國的Ipsen公司已應(yīng)用氫探頭和相應(yīng)的技術(shù)測控滲氮爐內(nèi)的氮勢,以對滲氮的爐氣氛

進行調(diào)節(jié)和控制,實現(xiàn)滲氮爐的現(xiàn)代化。扭簧
????? (4)燃氣輻射管
?????? 目前,歐洲的熱處理設(shè)備已大部分采用燃氣輻射管,使用天然氣加熱。燃氣加熱技術(shù)

和裝備在歐洲已十分成熟,天然氣燒嘴已有標準系列,由專業(yè)燒嘴廠制造供應(yīng),并將燃氣輻射

管的內(nèi)管由不銹鋼換成陶瓷,延長使用壽命并提高功率。天然氣加熱提高能源利用率,降低生

產(chǎn)成本。
?????? 2.熱處理變形與預(yù)防方法
?????? 熱處理變形有兩種類型:一是尺寸的變化,二是零件幾何形狀的變化。熱處理技術(shù)不

同,零件尺寸和幾何形狀的變形及防變形方法亦不相同。
?????? 熱處理加熱奧氏體化過程中,保溫時間越長,溫度越高,則溶入奧氏體的碳越多,馬

氏體轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的膨脹越大。冷卻時,馬氏體膨脹最大,上貝氏體次之,下貝氏體和屈氏體的

體積變化很小。低溫回火時,馬氏體發(fā)生收縮,收縮量與過飽和的碳含量成正比。在室溫-200

℃加熱時,部分殘余奧氏體會轉(zhuǎn)變成馬氏體,出現(xiàn)膨脹。但該膨脹因200℃附近馬氏體發(fā)生分

解,因此表現(xiàn)上變化不大。
?????? 在常規(guī)熱處理中,零件形狀變化的主要原因是熱處理加熱和淬火時發(fā)生的熱應(yīng)力和相

變應(yīng)力。加熱速度過快、相對于加熱爐而言零件太大、零件各部分的溫度不同,都會導致熱變

形。保溫時,加工的殘余應(yīng)力會發(fā)生釋放而產(chǎn)生變形,零件的自重也會導致變形。冷卻時,由

于零件不同部位的冷卻速度不同,會形成熱應(yīng)力而使零件變形。即使冷卻速度相同,冷卻總是

表面快,心部慢。因此,先相變的表面使未相變的心部發(fā)生塑性變形。如果材料中存在合金成

分的偏析,或者表面脫碳,則相變應(yīng)力更不均勻,更易導致零件變形。另外,如果零件厚薄不

均,也會造成冷卻速度不同。扭力彈簧
?????? 在鍛件的熱處理中,減少變形的零件擺放方式,一是盡可能垂直吊掛,二是垂直放在

爐底部,三是用兩點水平支撐,支點位置處于全長的三分之一與四分之一之間,四是平放于耐

熱鋼工裝上。
?????? 在零件的冷卻過程中,淬火介質(zhì)的種類、冷卻性能、淬硬性等與變形有關(guān)。冷卻性能

的變化可通過改變介質(zhì)的黏度、溫度、液面壓力、使用添加劑、攪拌等進行調(diào)節(jié)。淬火油的黏

度越高,溫度越高,橢圓形變形越小。在靜止狀態(tài)下,變形較小。
?????? 以下幾種方式可有效降低變形:①鹽浴淬火;②高溫油淬火;③QSQ 法;④減壓淬火

;⑤一槽三段淬火。鹽浴淬火和高溫油淬火相似,都是在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度處淬火,使馬氏體相

變的均勻性增加。QSQ 是雙液淬火。減壓淬火是通過降低淬火介質(zhì)的液面壓,從而延長蒸汽膜

階段,高溫區(qū)的冷卻速度下降,使零件各部分的冷卻速度均勻。一槽三段淬火結(jié)構(gòu)簡單,首先

將零件從淬火溫度油冷至略高于Ms點的溫度,隨后出爐,在氣氛中保持,使零件整體溫度均勻

,然后再油冷,使馬氏體相變均勻進行,變形的不規(guī)則性得到極大的改善。
?????? 3.歐洲先進熱處理設(shè)備的特點
????? (1)全自動控制的熱處理生產(chǎn)線
?????? 為了使工件在生產(chǎn)線上自如地完成整個所要求的熱處理工藝過程,被特定設(shè)計的連續(xù)

爐相互連接溝通。爐膛內(nèi)可多方位貫通,并可使工件料筐90℃角轉(zhuǎn)入下道加熱區(qū)或過渡保溫箱

,經(jīng)傳送抵達下一工序或進入冷卻室冷卻。這種爐體結(jié)構(gòu)和傳送裝置都具有相當高的水平。以

可控氣氛箱式爐為例,為滿足滲碳、碳氮共滲、氮碳共滲、淬火或光亮淬火、等溫淬火等熱處

理工藝的實施,料盤和料架上的工件以冷鏈驅(qū)動的方式自動送入、通過和送出爐膛,在各自的

爐子中完成所要求的工藝。箱式爐與相應(yīng)的計算機輔助測量、控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)連用,形成各個

獨立的模塊單元,易于相互連接,構(gòu)成完善、靈活、組合式自動熱處理系統(tǒng)。
????? (2)高壓氣淬密封箱式爐和多室貫通式密封箱式爐
?????? 高壓氣淬密封箱式后室為密封箱式爐結(jié)構(gòu),前室進行高壓氣淬。工件在后室保護氣氛

中無氧化加熱或在滲碳氣氛中滲碳,在前室進行無氧化光亮淬火。后室爐襯為氧化鋁和保溫陶

瓷纖維,發(fā)熱元件為臥式并聯(lián)電熱輻射管,頂置爐內(nèi)熱風循環(huán)風機,保護氣氛可采用甲醇或氮

氣;前室中部為工件氣淬室,下部為進氣管道,上部為冷卻回風熱交換器。前室外側(cè)安裝變頻

調(diào)速大功率風機,通過氮氣或氦氣的快速循環(huán)使工件冷卻淬火,淬火冷卻速度可通過調(diào)節(jié)風機

速度控制。經(jīng)高壓氣淬后的工件無氧化、表面呈銀灰色,變形小,避免了油淬后所需的清潔等

工序。
?????? 多室貫通式密封箱式爐由德國的Ipsen 公司制造。在前室完成預(yù)熱和滲碳后,工件送

入后室淬火,然后直接從后面出爐,減少加熱室的空閑時間,提高工作效率,降低能源消耗。
????? (3)高壓氣淬推桿爐生產(chǎn)線
???? 在推桿爐出口端,密封連接高壓氣淬室。工件運行到氣淬室時,可采用高壓氦氣或氮氣

淬火。為了降低成本,也可采用空氣高壓氣淬,由于淬火時間極短,工件不會出現(xiàn)氧化皮,僅

表面呈現(xiàn)淺黑色。
????? (4)安裝有外加熱和風冷的離子滲氮爐
?????? 爐體井式鐘罩結(jié)構(gòu),WDS爐襯保溫,不銹鋼真空罐罩式單層,外壁安裝三區(qū)三層密閉式

發(fā)熱元件,使爐溫上中下均勻一致。爐體分上中下安裝3臺側(cè)風機,三區(qū)獨立熱風循環(huán)送風,

工作時擋回風道封閉,熱風只能在爐內(nèi)加熱層內(nèi)循環(huán),達到爐溫均勻目的。工藝完成停爐時,

回風道開啟,冷風在上中下三區(qū)同時送入加熱室夾層,使爐體快速冷卻,很短時間即可出爐。

爐底座為連體式雙座,液壓升降立柱在二個底座之間可左右旋轉(zhuǎn),將爐體提升后旋向另一個已

裝好料的底座,這樣一爐雙座,可提高生產(chǎn)效率。