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    介紹了各種熱處理技術(shù)并以豐富的實(shí)例闡述了各種熱處理技術(shù)的應(yīng)用。內(nèi)容包括：熱處理基礎(chǔ)工藝及應(yīng)用、熱處理裂紋和變形、整體熱處理先進(jìn)工藝拓展應(yīng)用、多元共滲化學(xué)熱處理工藝及其應(yīng)用、熱處理設(shè)備的操作和維護(hù)保養(yǎng)、熱處理現(xiàn)場檢驗(yàn)技術(shù)及其應(yīng)用。

    熱處理是確保機(jī)械產(chǎn)品的使用性能、可靠性及使用壽命的重要工序。為了充分發(fā)揮箱式爐熱處理技術(shù)的作用,指導(dǎo)熱處理工作人員規(guī)范操作、正確操作，更好地解決熱處理生產(chǎn)中的實(shí)際問題。

一 機(jī)械零件在箱式爐中快速加熱

1. 箱式爐中快速加熱參數(shù)的確定

（1）爐溫的確定 在箱式爐高溫電爐中采用快速加熱時(shí)，考慮電阻絲使用壽命，一般將爐溫規(guī)定在920~940℃（電阻絲為鉻鎳材料）、940～960℃（電阻絲為鐵鉻鋁材料）或960～980℃（電阻絲為含鈮、鉬等合金成分的材料）。

（2）裝爐量的確定 裝爐量一般根據(jù)爐子功率和使用面積確定。其原則是：首批工件裝爐前爐壁表面已達(dá)到規(guī)定溫度，且每次裝爐后爐溫均能很快恢復(fù)到規(guī)定溫度。如果裝爐量過大與爐子功率不匹配，將導(dǎo)致爐溫長時(shí)間不能恢復(fù)，影響時(shí)間計(jì)算的準(zhǔn)確性。大批生產(chǎn)時(shí)，可“化整為零”分批連續(xù)進(jìn)行。

（3）加熱時(shí)間的確定 快速加熱時(shí)間，一般根據(jù)工件截面有效尺寸進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合實(shí)際情況及以往經(jīng)驗(yàn)確定。

1）單件快速加熱的時(shí)間，可按下式計(jì)算：

t=ad（4-1）

式中 t ——快速加熱時(shí)間（s）；
a——快速加熱時(shí)間系數(shù)（s/mm）；
d——工件的有效直徑或厚度（mm）。

   在箱式電爐中工件有效直徑或厚度小實(shí)驗(yàn)電爐于100mm，快速加熱時(shí)間系數(shù)a為25～30s/mm；工件有效直徑或厚度大于100mm，快速加熱時(shí)間系數(shù)a為20～25s/mm。按式（4-1）計(jì)算出快速加熱時(shí)間，應(yīng)根據(jù)確定的爐溫高低適當(dāng)調(diào)整，并通過工藝驗(yàn)證最后確定。

2）零件批量生產(chǎn)時(shí)，快速加熱時(shí)間除按式（4-1）計(jì)算外，應(yīng)根據(jù)裝爐量（m）、裝爐密度及擺放方式另附加一定時(shí)間：m＜1.5kg時(shí)，不附加時(shí)間；m= 1.5～3.0kg時(shí)，附加15.30s；m=3.0～4.5kg時(shí)，附加30～40s；m=4.5～6.0kg時(shí)，附加40～55s。

2. 快速加熱舉例

     機(jī)車車輛彈簧的快速加熱淬火。用直徑為φ32mm的55Si2鋼條熱卷制的機(jī)車車輛圓簧，要求硬度為40～45HRC?？焖偌訜岽慊鸷突鼗鸩僮鬟^程：在960～980℃溫度下管式爐加熱12min（按加熱系數(shù)20～25s/mm計(jì)算）后浸入油中冷卻。經(jīng)480～500℃、60min回火空氣冷卻。

處理結(jié)果：淬火后同爐試棒（同種材料、同種規(guī)格）的金相組織為細(xì)針馬氏體；表面脫碳層深度由原來普通加熱的0.5mm降低0.1mm左右；硬度和彈性均合格。

實(shí)例2 汽車羊角軸的快速加熱淬火。圖1所示為40CrMoA鋼制作的汽車羊角軸。要求硬度為25～30HRC。

操作過程：在960～980℃爐中加熱18min（以φ52mm為基數(shù)，加熱系數(shù)取21s/mm），立即在油中冷卻。經(jīng)540～560℃、120min回火后浸入水中冷卻。

處理結(jié)果：淬火后試箱式爐樣金相組織為馬氏體+托氏體；硬度為49～50HRC?；鼗鸷笥捕葹?7～30HRC。同爐試棒抗拉強(qiáng)度為830～840MPa；沖擊韌度為117J/cm2。

值得指出，端部螺紋淬火前用石棉繩包扎好，或者熱處理后再進(jìn)行加工。

 

圖1 汽車羊角軸

二 工模具在鹽浴爐中快速加熱

1．鹽浴爐中快速加熱參數(shù)的確定

一般將鹽浴爐爐溫確定在950～980℃。其快速加熱時(shí)間可按式（4-1）計(jì)算，其中，鹽浴爐中快速加熱時(shí)間系數(shù)a按以下規(guī)定選?。?

1）對于滲碳件和碳素工具鋼，工件有效直徑或厚度小于10mm，快速加熱時(shí)間系數(shù)a取6～7s/mm；工件有效直徑或厚度大于10mm，快速加熱時(shí)間系數(shù)a取3～6s/mm。

2）對于碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金真空爐工具鋼，工件有效直徑或厚度小于10mm，快速加熱時(shí)間系數(shù)a取7～9s/mm；工件有效直徑或厚度大于10mm，快速管式電爐加熱時(shí)間系數(shù)a取6～8s/mm。

按式（4-1）計(jì)算出快速加熱時(shí)間，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并進(jìn)行工藝試驗(yàn)最后確認(rèn)。

如果批量生產(chǎn)，鹽浴爐中快速加熱的附加時(shí)間，可參考箱式爐中快速加熱的附加時(shí)間。

2. 工模具快速加熱舉例

圖2 彈性夾頭

實(shí)例1 彈性夾頭的快速加熱淬火。圖2所示用T8A鋼制作的彈性夾頭，硬度要求：A夾緊部分58～60HRC；B彈性部分42~44HRC。操作過程如下：

1）鹽浴溫度為960～980℃。將彈性夾頭A部分，浸入鹽浴中加熱12s（見圖3a）；繼續(xù)將B部分也浸入鹽浴，再加熱1.5min后取出進(jìn)行冷卻（見圖3b）。

圖3 彈性夾頭熱處理過程示意圖

2）首先將A部分在鹽水中冷卻6s后，將整體轉(zhuǎn)入油中冷卻。
3）在160～180℃回火1.5h后空冷到室溫，轉(zhuǎn)精磨工序。
4）在A端鑲?cè)朊浛阡N后，將B部分浸入500℃的低溫浴爐中回火1.5min（見圖3c），空冷到室溫。

實(shí)例2 圖4a所示為，F(xiàn)10A鋼制作的成形模，要求硬度58～6.2HRC；變形量不大于0.02mm。操作過程如下：

1）將各孔用石棉堵塞好。
2）在960～980℃加熱4min。
3）按圖4b所示方向浸入水中冷卻10s后轉(zhuǎn)油中冷卻。
4）在160～180℃回火60min后空冷到室溫。

處理結(jié)果：硬度和變形量均合格。