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1、真空熱處理工藝屠恒悅目錄前言 錯(cuò)誤!未定義書簽。一、真空熱處理工藝原理和真空熱處理和加熱特點(diǎn) 11、工藝原理 12、真空熱處理的加熱特點(diǎn): 3二、真空熱處理工藝參數(shù)的確定 31、真空度: 32、加熱和預(yù)熱溫度: 43、真空淬火加熱時(shí)間 4三、真空熱處理的冷卻方法 51、氣淬 52、真空油淬 73、為減小工件變形采用的分級(jí)冷卻。94、真空水淬。 95、真空硝鹽淬火。 96、爐冷或控速冷卻。 9四、真空退火、真空淬火、真空回火及常用金屬材料的真空淬火、回火工藝規(guī)范 91、真空退火目的 92、真空淬火: 133、真空回火 19 四、常用金屬材料的真空淬火、回火工藝規(guī)范。 201)合金結(jié)構(gòu)鋼和超高強(qiáng)度
2、鋼 202)彈簧鋼 213)軸承鋼 214)合金工具鋼 225)高速鋼 23鋼 236 ) 不 銹 耐 熱A / 26前言所謂真空熱處理是工件在 10-110-2Pa 真空介質(zhì)中進(jìn)行加熱到所需要的溫度,然后在不同介質(zhì)中以 不同冷速進(jìn)行冷卻的熱處理方法。真空熱處理被當(dāng)代熱處理界稱為高效、節(jié)能和無污染的清潔熱處理。真空熱處理的零件具有無氧 化,無脫碳、脫氣、脫脂,表面質(zhì)量好,變形小,綜合力學(xué)性能高,可靠性好重復(fù)性好,壽命穩(wěn)定)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此,真空熱處理受到國(guó)內(nèi)外廣泛的重視和普遍的應(yīng)用。并把真空熱處理普及程度作 為衡量一個(gè)國(guó)家熱處理技術(shù)水平的重要標(biāo)志。真空熱處理技術(shù)是近四十年以來熱處理工藝發(fā)展的
3、熱 點(diǎn),也是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)的重要領(lǐng)域。、真空熱處理工藝原理和真空熱處理和加熱特點(diǎn)1、工藝原理1)金屬在真空狀態(tài)下的相變特點(diǎn)。在與大氣壓只差 0.1MPa 范圍內(nèi)的真空下,固態(tài)相變熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)不產(chǎn)生什么變化。在制訂真空 熱處理工藝規(guī)程時(shí),完全可以依據(jù)在常壓下固態(tài)相變的原理。完全可以參考常壓下各種類型組織轉(zhuǎn)變 的數(shù)據(jù)。2)真空脫氣作用,提高金屬材料的物理性能和力學(xué)性能。 3)真空脫脂作用。4)金屬的蒸發(fā):在真空狀態(tài)下加熱,工件表面元素會(huì)發(fā)生蒸發(fā)現(xiàn)象。表一各種金屬的蒸氣壓金屬達(dá)到下列蒸氣壓的平衡溫度 )熔點(diǎn) )-210-2Pa-110-1Pa1Pa10Pa133PaCu1035114112731
4、42216281038Ag848936104711841353961Be102911301246139515821284Mg301331343515605651Ca463528605700817851Ba406546629730858717Zn248292323405-419Cd180220264321-321Hg-5.5134882126-38.9Ae80888999611231179660Li377439514607725179Na19523829135643798K12316120726533864In746840952108812601571 / 26C2288247126812926
5、3214-Si111612231343148516701410Ti1249138415461742-1721Zr166018612001221225491830Sn9221042118913731609232Pb548625718832975328V158617261888207922071697Nb23552539-2415Ta25992820-2996Bi536609693802934271Cr99210901205134215041890Mo209522902533-2625Mn791873980110312511244Fe119513301447160217831535W2767301
6、63309-3410Ni125713711510167918841455Pt174419042090231325821774Au119013161465164618671063132013213.21.320.1320.0132/ 26相對(duì)露點(diǎn) )+11-18-40-59-74-88-1016)金屬實(shí)現(xiàn)無氧化加熱所需的真空度。圖二 為不同金屬無氧化加熱溫度和真空度的關(guān)系曲線2、真空熱處理的加熱特點(diǎn):兩個(gè)顯著特點(diǎn):一是空載時(shí)爐子的升溫速度快,二是工件的加熱速度慢。二、真空熱處理工藝參數(shù)的確定1、真空度:表三 各種材料在真空熱處理時(shí)的真空度材料真空熱處理時(shí)真空度 Pa合金工具鋼、結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼 淬
7、火溫度在 900以下)110 -1含 Cr、Mn、Si等合金鋼 在 1000以上加熱)10Pa回填高純氮)不銹鋼 析出硬化型合金)、 Fe、Ni 基合金,鈷基合金10-110-2鈦合金10-2高速鋼1000以上充 66613.3Pa N2Cu 及其合金13313.3Pa高合金鋼回火1.310-2在考慮工作真空度時(shí)應(yīng)注意幾點(diǎn):1)在 900以前,先抽 0.1Pa 以上高真空,以利脫氣。2)10-1Pa 進(jìn)行加熱,相當(dāng)于 1PPM以上純度惰性氣體,一般黑色金屬就不會(huì)氧化/ 263)充入惰性氣體時(shí),如充 133Pa,50%N2+50%H2)的氮?dú)浠旌蠚怏w,其效果比 10-210-3Pa 真空還好。此
8、時(shí)氧分壓 66.5Pa 是安全的 4)真空度與鋼表面光亮度有對(duì)應(yīng)關(guān)系。-35,如氣壓上升,溫度均勻性下降,所以充氣壓力5)一般 10-3133Pa 真空范圍內(nèi),真空度溫差為 應(yīng)盡量可能低些。2、加熱和預(yù)熱溫度:表四 預(yù)熱溫度參考表淬火加熱溫度 )預(yù)熱溫度 1) )預(yù)熱溫度 2)預(yù)熱溫度 3) )800900550-6001000-1100550-600800-8501200 以上550-600800-8501000-10503、真空淬火加熱時(shí)間圖三 真空加熱時(shí)的特性曲線圖四 爐溫和被加熱工件表面與中心溫度t 總=t 均 +t 保t 均=aht 保為相變時(shí)間, t均為均熱時(shí)間, a為透熱系數(shù) 分
9、/mm), h為有效厚度 mm)/ 26表五 a透熱系數(shù)的確定加熱溫度 )600800100011001200a分/mm)1.62.20.81.00.30.50.20.4預(yù)熱情況600預(yù)熱600、 800預(yù)熱600、 800、 1000預(yù)熱注:沒有預(yù)熱,直接加熱, a應(yīng)增大 1020% 表六 t 保 時(shí)間確定鋼材碳素工具鋼低合金鋼高合金鋼t 保 分)51010202040三、真空熱處理的冷卻方法1、氣淬1)各種冷卻氣體的性質(zhì)表七 各種冷卻氣體的性質(zhì) 100時(shí))氣體密度3Kg/m 3)普朗特?cái)?shù)粘度系數(shù)3Kg.s/m )熱傳導(dǎo)率kcal/m.h. )熱傳導(dǎo)率比N20.8870.70-62.510-
10、60.02691Ar1.3050.692.7640.01770.728He0.1720.722.310.1431.366H20.06360.691.0480.1891.468圖五 氫、氦、氮、氬的相對(duì)冷卻性能為保證工件表面不氧化,具有高的光亮度,對(duì)冷卻氣體 N2 純度有一定要求 表八 氮?dú)饧兌葮?biāo)準(zhǔn)處理材料氮?dú)饧兌?%)軸承鋼、高速鋼99.99599.998/ 26高溫耐熱合金99.999高溫活性金屬99.9999半導(dǎo)體材料99.99999表九 熱處理用氬氣、氫氣、氮?dú)獾男袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)名稱指標(biāo)要求, %V/V )氬含量氮含量氫含量氧含量總碳含量 以甲烷計(jì))水含量高純氬氣99.999 0.00050.0
11、001 0.0002 0.0002 0.004氬氣 99.990.0070.00050.0010.001 0.002高純氮- 99.9990.0001 0.0003 0.0003 0.0005純氮- 99.9960.00050.001CO0.0005CO20.0005CH 4 0.0005 0.0005工業(yè) 用氣 態(tài)氮類-99.5-0.5-露點(diǎn) -43類級(jí)-99.5-0.5-游離水100ml/ 瓶類級(jí)-98.5-1.5-游離水100ml/ 瓶氫氣-0.00699.99 0.0005CO0.0005CO20.0005CH 40.001 0.003注:水分壓 15,大于 11.8MPa條件下測(cè)定。
12、高純氮、純氮不適合用于沉淀硬化不銹鋼,馬氏體時(shí)效鋼,高溫合金、鈦合金等真空熱處理回 充和冷卻氣之用。氫氣不適用于高強(qiáng)度鋼、鈦合金、黃銅的熱處理保護(hù)。液態(tài)氮不規(guī)定水的含量。 2)提高氣體冷卻能力的方法牛頓公式: Q=ktw-tf) Fkcal/h) Q 為傳熱量;tw為工件溫度;tf 為氣體溫度;F 為工件表面積;k為對(duì)流傳熱系數(shù)。K= /d) Cwdp/ )md 為工件直徑, C 為因雷諾系數(shù)范圍不同而異的常數(shù), m 為冪指數(shù),一般 0.620.805 w 為流速, p 為密度的函數(shù) 亦可視為氣壓), 為氣體導(dǎo)熱系數(shù), 為粘滯系數(shù)。從公式中可見,提高冷卻氣體的密度 壓力)和流速可以成比例地加大
13、對(duì)流傳熱效率。提高冷卻 氣體壓力。提高氣體的流速。/ 26圖六 氣體壓力和淬火速率間的關(guān)系曲線表十 各種淬火介質(zhì)對(duì)熱傳導(dǎo)系數(shù)的比較介質(zhì)和淬火參數(shù)熱導(dǎo)率 w/m2.k )鹽浴 550 350450液態(tài)床400500油 2080 不流動(dòng)10001500油 2080 攪拌循環(huán)的18002200水 1525 30003500空氣、無強(qiáng)力循環(huán)50801000毫巴 1105Pa)N2 循環(huán)的1001506105Pa N2 快速循環(huán)30040010105Pa N2 快速循環(huán)4005006 105Pa He 快速循環(huán)400500510105Pa He 快速循環(huán)550650520105Pa He 快速循環(huán)900
14、10006105Pa H2 快速循環(huán)45060010105Pa H2 快速循環(huán)750520105Pa H2 快速循環(huán)1300540105Pa H2 快速循環(huán)22002、真空油淬1)真空淬火油的條件。2)真空淬火油的主要技術(shù)指標(biāo)表十一 a) 國(guó)產(chǎn)真空淬火油質(zhì)量指標(biāo)真空淬火代號(hào)ZZ-1ZZ-2粘度 cst )5020255055閃點(diǎn) )不低于170210凝點(diǎn) )不高于-10-10/ 26水份 %)無無殘?zhí)?)不大于0.080.1酸值 mgkoH/g)0.50.7飽和蒸氣壓 20 133Pa)510-55 10-5熱氧化安定性合格合格冷卻性能 特性溫度 )600620580600特性時(shí)間 s)3.0
15、 3.53.0 4.0800冷至 400時(shí)間 s)55.567.5表十一 b) 上?;葚S石油化工有限公司真空淬火油質(zhì)量指標(biāo)項(xiàng)目 / 型號(hào)CZ1真空淬火油CZ2真空淬火油實(shí)驗(yàn)方法運(yùn)動(dòng)粘度 40), mm2/s32 428090GB/T265閃點(diǎn)開口),180220GB/T3536傾點(diǎn),-10-10GB/T3535冷卻特性特性溫度 800400時(shí) 間6005.55857.5SH/T0220注:以上數(shù)據(jù)為代表性試樣的測(cè)定結(jié)果,產(chǎn)品性能以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)。性能: 1、有較低的飽和蒸汽壓,蒸發(fā)量較小,使溶入的氣體迅速脫出;2 、較強(qiáng)的抗汽化能力和較快的冷卻速度,不污染真空爐膛及真空操作效果; 3、冷卻性能穩(wěn)定,
16、在真空條件下,能保證淬火后工件淬硬效果好; 4、良好的光亮性和光輝性,淬火后表面清潔光亮,不會(huì)變色、無氧化、無污染; 5、極佳的揮發(fā)安定性和氧化安定性,使用壽命長(zhǎng)。用途: 1、適用于軸承鋼、工模具、刀具及大中型航空結(jié)構(gòu)鋼及其它特種鋼材;2 、 HFV-CZ1 真空淬火油用于中型材料在真空狀態(tài)下的淬火, HFV-CZ2 真空淬火油用于淬滲透 性好的材料在真空狀態(tài)下淬火。表十二 美國(guó) C.I.Hayes 公司真空淬火油質(zhì)量指標(biāo)真空淬火油代號(hào)H1H2比重 Ib/gal )7.367.2粘度指數(shù)7695粘度 100) sus9295110121著火點(diǎn) )170190熱線實(shí)驗(yàn)34.031.0蒸汽壓 40
17、 133Pa)0.0020.000190 133Pa)0.1000.0103150133Pa)2.000.45GM淬火實(shí)驗(yàn) s)1117最高使用溫度 )6080真空油淬時(shí)注意的幾個(gè)問題:真空油淬壓力填充純 N2 40kPa67kPa。淬火油量: 工件:油重量 1 :1015,油池比油與工件體積之和大 1520%。油中不許有水分。當(dāng)達(dá) 0.03%時(shí),工件變暗; 0.3%時(shí),冷速明顯變化。 真空淬火油的調(diào)制。/ 26工件入油前應(yīng)充分脫氣。油溫在 4080使用。油應(yīng)有攪拌。靜止油冷卻強(qiáng)度為 0.25 0.30 ;激烈攪拌油冷卻強(qiáng)度為 0.8 1.1。 真空油淬時(shí)的高溫瞬時(shí)滲碳現(xiàn)象。3、為減小工件變形
18、采用的分級(jí)冷卻。油冷卻到 MS點(diǎn)以上風(fēng)冷。延時(shí)油淬,先預(yù)冷 3070 秒 1090)入油。風(fēng)冷至 550在油中淬火。氣體分級(jí)淬火,氣冷到馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)以上停風(fēng)扇表面溫度均勻后再開風(fēng)扇快冷。 工件在硝鹽浴中等溫淬火。4、真空水淬。5、真空硝鹽淬火。6、爐冷或控速冷卻。四、真空退火、真空淬火、真空回火及常用金屬材料的真空淬火、回火工藝 規(guī)范。1、真空退火目的 : 獲得潔凈光亮的表面,省去或減少加工工序;使金屬材料軟化,消除內(nèi)應(yīng)力和改變結(jié)構(gòu),提高材 料性能。1)銅及其合金表十三 青銅真空熱處理參數(shù)材料號(hào)真空度 Pa)退火溫度 )冷卻方式QSn4-3QSn4-4-2.513.3 1.33600QSn6.
19、5-0.4QSn4-0.3600650QAl9-2600750爐冷QAl9-4700750QAl10-3-1.513.3 1.33650750QAl10-4-4650750QAl10-56007009 / 26650750表十四 紫銅和黃銅真空熱處理參數(shù)材料牌號(hào)消除應(yīng)力退火溫 度)再結(jié)晶退火溫度)真空度 Pa)冷卻方式紫銅 T1、60070013313.3T2T3、T4600700黃銅 H9654060013.3 1.33200650720H90260600700H80260270520650H70260270520650H68H62270300600700H59-1600670爐冷或惰性氣體
20、 冷HSn70-156058013313.3HSn62-155065013.3 1.33HAl77-230035060065013.3 1.33HAl59-3-2350370600650HMn58-2300350600650HFe59-1-1350400600650HPb74-3600650HPb64-3620670HPb63-3620650HPb60-1600650表十五 鈹青銅時(shí)效工藝參數(shù)材料牌號(hào)時(shí)效溫度 )真空度 Pa)時(shí)間 小時(shí))QBe2300110-235QBe2.52853432022)金屬和合金的除氣處理。應(yīng)用于加速器、宇宙模擬設(shè)備、電子管材料和高溫活性金屬表十六 金屬及合金真空
21、除氣的溫度及真空度金屬及合金除氣溫度 )真空度 900-2410-2鉬1450-36.7 10-3鎢1400-36.7 10-3鈦8101.3 10-3鉭900950-31.3 10-33)軟磁材料的真空退火/ 26軟磁材料與硬磁材料的區(qū)別是磁性不同。矯頑力 Hc300 奧斯特為硬磁。目前廣泛應(yīng) 用于氫氣退火和真空退火。電工純鐵的真空退火,見圖七。硅鋼片的真空退火見圖八。圖八 硅鋼片真空退火工藝曲線Fe-Ni 系合金真空退火。表十七 常用 Fe-Ni 軟磁材料的真空退火規(guī)范合金 牌號(hào)退火溫度)保溫時(shí)間 小時(shí))真空度 Pa)冷卻方式1J461J501J79隨爐升溫105011503610-110
22、-3100200 /h 冷至 300后快冷 100出爐1J51121J54隨爐升溫1100115086110-1100 /h 冷至 300移至冷卻室,冷至 100以下出 爐1J80100200 /h 冷至 400移至冷卻室冷至 100以下 出爐1J85隨爐升溫11001200-1 -310 10100200/ 小時(shí)冷至 480后快冷至 100以下出爐1J77110-1100150 /h 冷至 500后,以 3050 /h 冷至 300,再快冷到 100出爐。1J76隨爐升溫100 /h 冷至 500后,以 1050 /h 冷至 300,/ 2611001150再快冷到 100 出爐。1J52隨
23、爐升溫105011501210-110-3100200 /h 冷至 600快冷至 300, 100出爐1J8335100200 /h 冷至 600再稍快冷至 100以下出爐1J86隨爐升溫1100120086100 /h 冷至 600后以 30100 /h 冷至 300,100出爐1J41隨爐升溫1100115024110-1100/h 冷至 600稍快冷至 300, 100以下出爐1J421J471210-110-3150 /h 冷至 300400后快冷至 100出爐Fe-Al 系合金真空退火表十八 常用 Fe-Al 系軟磁合金真空退火規(guī)范合金牌號(hào)退火溫度 )保溫時(shí)間小時(shí))真空度 Pa)冷卻
24、方式1J16緩慢升溫95011502-1 -310-110-3200150 /h 爐冷, 100以下出爐1J13隨爐升溫9009502100 /h 冷至 600, 60/h 冷至 200, 100 出爐。1J12隨爐升溫1050120023100150 /h 冷至 500快冷至 200, 100出 爐1J6100150 /h 冷至 250, 100出爐1J8隨爐升溫700以后 50200/h 升至1200122050150 /h 冷至 250以下, 100出爐軟磁合金退火時(shí)注意:在高溫退火時(shí)必須防止工件疊片間和卡具粘合,可以在其間撒布工業(yè)氫氧化鎂或滑石粉,或經(jīng)高溫 下除過氣的氧化鋁粉撒布其間。
25、工件不能與石墨接觸,最好不用石墨纖維的真空爐中處理。 4)鋼材料的真空退火;鋼鐵材料:表十九 鋼的真空退火工藝參數(shù)材料真空度 Pa)退火溫度 )冷卻方式45-11.3 1.3 10-1850870爐冷或氣冷, 300出爐0.35 0.6 卷鋼絲-11.3 10-1750800爐冷或氣冷, =200出爐40Cr1.3 10-1890910緩冷, 300出爐Cr12MO1.3 10-1 以上850870720750,等溫 45 小時(shí)爐冷W18Cr4V-11.3 10-1870890720750,等溫 45 小時(shí)爐冷空冷低合金模具鋼1.3780870緩冷/ 26高碳鉻冷作模具鋼1.3870900緩冷
26、W918熱模具鋼1.3815900緩冷不銹鋼、耐熱鋼真空退火;表二十 奧氏體不銹鋼退火溫度和真空度熱處理溫度 )真空度 Pa)熱變形后去氧化皮代替酸洗退火900105013.3 1.3退火110010501150-1 -21.3 10-10.7 10-2-11.3 1.3 10-1電真空零件退火95010001.3 4 10-3帶料在電子束設(shè)備中退火10501150-2 -31.3 10-21.3 10-3表二十一 一些不銹鋼的退火工藝參數(shù)鋼種類型主要化學(xué)成分 質(zhì)量分 數(shù))分析結(jié)果 %)退火溫度范圍 )真空度 Pa)鐵素體類Cr1214,CO.08最多)630830-11.3 1.3 10-1
27、馬氏體類Cr14,C0.4 ,Cr1618,C0.9830900-11.3 1.3 10-1奧氏體類 未穩(wěn)定化)Cr18,Ni810101120-11.3 1.3 10-1奧氏體類 穩(wěn)定化)Cr18 ,Ni8 ,N61 或 Ti9501120-2 -31.3 10-21.3 10-32、真空淬火:真空淬火操作過程見圖八,先預(yù)抽真空到1110-2Pa 時(shí)開始加熱,當(dāng)保溫結(jié)束,升壓到 0.8 105Pa,工件油淬或回填到 5 105Pa 進(jìn)行高壓氣淬。各種鋼和合金加熱時(shí)的真空度要求和淬火冷卻方式見表二十二。表二十二 各種鋼和合金加熱時(shí)的真空度要求和淬火冷卻方式材料真空度淬火方式低中高油水氣耐沖擊鋼
28、美) S-1SKS41)ABA美) S-2SKS4)ABA美) S-3ABA/ 26美) S-4美) S-5AABBAA油淬火鋼美) 0-1MnCrWv)ABA美) 0-29Mn2v)ABA美) 0-6ABA美) 0-7WCrv)ABA美) 414040CrMnMo)ABA美) 4340ABA美) 52100ABA空氣淬火鋼美A-2ABCA美A-6ABCA美A-7ABCA美D-1ABCA美D-2ABCA美D-4ABCA美D-5ABCA美D-7ABCA美H-11ABCA美H-14ABCA美H-21ABCA美H-22ABCA高速鋼 W 系美T-1ABAE美T-2ABAE美T-3ABAE美T-4AB
29、AE美T-5ABAE美T-15ABAE高速鋼 Mo 系美M-1ABAE美M-2ABAE美M-6ABAE美M-10ABAE美M-30ABAE美M-50ABA鈦合金 Ti-2Al-4Mn Ti-6Al-4VTi-679AAABBBDDDAAA/ 26Ti-6Al-4V 低 O2)Ti-6Al-6VZ-5Sn-1Fe , Cu)Ti-7Al-4MoAAABBBDDDAAA不銹鋼400ABA410ABA416ABA420ABA440ABA沉淀硬化合金Ni-spancABAAAM-350ABAAAM-355ABAA美) 17-7PHABAA美) 17-4PHABAA鐵鎳基合金901 合金ABAAA-28
30、6ABAADiscaloyABAAUnitemp 212ABAA鈷基合金Al-Risist 213ABAAH-21ABAMAR-M509ABAAW1-52,HS152ABA鎳基合金T18 合金ABAAHastelloy XABAInconelx750ABAAM-252-J-1500ABAARA-333ABARene41ABAARene62ABAARene63ABAATDNickel 棒ABAWaspaloy AABAAWaspaloy BABAACTreek AscaloyABA注: A-必要條件; B-需改善泵的停機(jī)時(shí)間; C-預(yù)冷至 550施行油淬; D-用擴(kuò)散泵排出; E-氣冷至 109
31、0淬油;/ 26真空度:低 -機(jī)械泵;中 -增壓泵;高 -擴(kuò)散泵 1)真空淬火工藝操作實(shí)例:汽車車燈反射鏡凸模 圖十)材料: Cr12MOV技術(shù)要求:熱處理 HRc6062 變形愈小愈好。圖十 車燈反射鏡凸模 該廠引進(jìn)日本加工技術(shù),與外商協(xié)作,共同制造汽車反射鏡。凸面為拋物面,熱處理后無法進(jìn)行 加工,故要求模具變形越小越好。原采用鹽浴爐淬火,變形達(dá)0.3mm,沖件不能達(dá)到聚焦反射作用經(jīng)真空熱處理后變形控制在 0.05mm以內(nèi),表面光亮,無氧化脫碳,硬度均勻,使用性能良好。其真空 熱處理工藝見圖十。本凸模在 ZC30型雙室油淬負(fù)壓真空爐內(nèi)處理。圖十一 車燈凸模真空熱處理工藝曲線 凸模在高壓氣淬爐
32、內(nèi)處理,氣淬壓為 34 105Pa,其效果更好。 100 目不銹鋼網(wǎng)滾模模芯 圖十二)材料: Cr12MOV 技術(shù)要求:熱處理 HRc5862。圖十二 100 目不銹鋼網(wǎng)滾模模芯 此件加工六角形不銹鋼網(wǎng)用,系出口任務(wù),要求很高。在 50mm處的六角形網(wǎng)眼要用放大鏡才能 看清楚。該廠原采用鹽浴淬火,因?yàn)闅堺}嵌在六角形網(wǎng)眼中,需經(jīng)放大后才能看見,再用人工方法將 殘鹽從一個(gè)個(gè)微小的網(wǎng)眼內(nèi)剔除,既費(fèi)時(shí)有極易損壞模眼而導(dǎo)致報(bào)廢。故用鹽浴處理的模芯廢品率很/ 26高。采用真空熱處理后模芯表面光潔,合格率達(dá)100%,壽命也比原來提高,用戶非常滿意。其熱處理工藝見圖十三。本模芯在 ZC-30 型雙室負(fù)壓油淬爐
33、內(nèi)處理。若在加壓氣淬爐內(nèi)處理,氣淬壓力23105Pa,其淬火效果更佳。壓鑄模 材料: H13 技術(shù)要求:大型復(fù)雜模具 HRc42-44中小型優(yōu)質(zhì)模具 HRc44-46 小型模塊 HRc48-50 設(shè)備:采用 5bar 以上高壓氣淬爐 工藝:采用分級(jí)氣淬工藝 具體工藝曲線示意圖見圖十四。圖十四 H13 鋼真空高壓氣淬加熱冷卻工藝示意圖其中 Ts 為表面熱電偶溫度, Tc 為心部熱電偶溫度,冷爐升溫速度220/ 小時(shí),對(duì)流加熱爐壓2bar ,預(yù)熱二次,當(dāng) Tc=Ts后再升溫。奧氏體化保溫時(shí)間:快速升溫至 10305,當(dāng) Ts-Tc26.6Pa。/ 26從 1030到 540淬火冷速至少 28/分,
34、在 455-400間進(jìn)行分級(jí),當(dāng) Ts 冷至分級(jí)溫度區(qū)后 30 分鐘繼續(xù)快冷到 65出爐。在靜止空氣中冷到 50-30 進(jìn)行二次以上回收。回火至少二次,每次回火后模具冷到室溫再進(jìn)行第二次回火。回火時(shí)間按 2.4 分/mm計(jì)算,或心部 到溫度后在保溫 2 小時(shí)?;鼗饻囟劝床煌捕纫?,一般 580-600左右。2)真空淬火的質(zhì)量效果真空淬火對(duì)工件表面質(zhì)量的影響A)真空狀態(tài)下加熱氧化物的還原作用。B)元素發(fā)揮的影響。C)鋼種的影響。D)冷卻方式的影響。E)回火的影響。F)真空泵、油增壓泵、油擴(kuò)散泵返油的影響。G)真空淬火油脫氣。H)爐子泄漏率。I )加熱速度影響。 J)充氣管道的漏氣問題。真空淬火
35、工件的變形,減小真空淬火變形的具體措施A)加熱技術(shù)方面a)多次預(yù)熱。b)在 800以下進(jìn)行對(duì)流加熱。c)提高爐溫均勻性,合理布置。d)合理控制爐內(nèi)壓力,回填 N2以 13.3Pa 為宜。B)冷卻技術(shù)減少工件變形 a)盡量采用高壓氣淬代油淬。b)為減少組織壓力,先油淬在 Ms點(diǎn)以上出爐氣冷。c)氣體分級(jí)淬火。d)控制油攪拌開動(dòng)時(shí)間。e)減少工件在熱態(tài)下振動(dòng)。f )料盤、工具的變形,會(huì)影響工件變形。 g)厚薄不均勻,銳角處包扎氧化鋁棉。h)合理裝爐。i )高壓氣淬時(shí),冷卻氣體的噴射方式。真空淬火后鋼的機(jī)械性能 在真空淬火加熱時(shí),工件有脫氣、不氧化、不脫碳,因而有較高的機(jī)械性能。表二十三Cr 12M
36、OV鋼真空淬火、回火與鹽浴淬火、回火后機(jī)械性能比較淬火溫回火溫2RmN/m2m)Fmm)ak( 硬度 HRc18 / 26度)度)真空淬火鹽浴真空鹽浴真空鹽浴真空鹽浴淬火 態(tài)淬回 火態(tài)淬火 態(tài)淬回 火態(tài)950180423931054.32.8712.718.460.86161.360.59801803756281442.421.614.764.761.965.8631020240385130484.42.3621.621.665.860.866.260.81080240358421394.11.7625.114.761.958.665.559.71120520 冷)250127555.13.5
37、27.526.555.355.659.360.7注:真空淬火: 800預(yù)熱 25 分,淬火保溫 20分。鹽浴淬火:淬火溫度為 9501020時(shí), 400預(yù)熱一小時(shí),淬火保溫 9 分鐘; 淬火溫度為 10801120時(shí), 850預(yù)熱 6 分,淬火保溫 3 分鐘, 600650分級(jí) 23 分鐘后空冷。真空淬火產(chǎn)品的使用壽命真空淬火模具壽命一般提高 40400%。3、真空回火1)概述。2)真空回火的光亮度變成灰色或暗灰色的原因。認(rèn)為從 10-2Pa 到 10-4Pa,水蒸氣峰繼續(xù)保持相當(dāng)大的比例, O2的光譜已近消失。高于 650水蒸氣 開始分解,出現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng),在低于 650溫度范圍內(nèi),真空爐呈微氧
38、化氣氛 或微氧化狀態(tài)),從而室 溫至 600溫度,正好是回火處理區(qū)域,也就可解釋通常真空回火后表面光亮度灰暗或不穩(wěn)定的原因。提高真空回火的光亮度的方法:提高工作真空度。從 110Pa提高到 1.3 10-2Pa,目的減少 O2含量,消除 O2對(duì)工件氧化的影響。充入 N2 中加入 10%H2,使?fàn)t內(nèi)氧化性氣氛與 H2 中和,形成弱還原性氣氛。減少真空爐隔熱屏吸收和排放水氣的影響,排除耐火纖維隔熱屏吸水性大的弊端,采用全金屬隔熱 屏設(shè)計(jì)。回火后快冷,使工件出爐溫度低,提高回火光亮度。提高回火溫度均勻性,有利于回火光亮度一致。用上述方法可使回火工件光亮度達(dá)到真空淬火的 90%以上。3)真空回火脆性及
39、其防止第一類回火脆性 不可逆回火脆性) 200350。第二類回火脆性 可逆回火脆性) 450650。當(dāng)鋼中含 Ni 、Cr、Mn、Si 等合金元素,才有第二類回火脆性,一般碳鋼不存在第二類回火脆性。 防止方法:為防第二類回火脆性,要求回火后快冷。/ 26四、常用金屬材料的真空淬火、回火工藝規(guī)范。1)合金結(jié)構(gòu)鋼和超高強(qiáng)度鋼注意幾點(diǎn):晶粒度,采用淬火溫度比規(guī)定溫度下限或低 510為宜元素?fù)]發(fā)。回填 N2 到 13.3Pa 或以下。超高強(qiáng)度鋼可采用等溫淬火。有回火脆性要快冷。表二十四 常用合金結(jié)構(gòu)鋼真空熱處理工藝規(guī)范鋼材牌號(hào)淬火回火機(jī)械性能 不小于)溫度 )真空度 Pa)冷卻溫度 )真空度 Pa)冷
40、卻RmN/mm2)Rp0.2 N/mm2)A%)Z%)akN-m/cm2)45Mn28401.3油5505.3 104 7.3 104油空冷 N2 快冷882.6735.5106441.330SiMn2MoV8701.36501.3 0.13882.6784.5129490.316SiMn2WV8601.3200空氣爐空冷1176.7882.6108441.320Mn2TiB8601.3200空氣爐空冷1127.7931.6107441.330Mn2MoTiB8701.3200空氣爐空冷1471-95392.240CrMn8401.35205.3 104 7.3 4104N2快冷980.683
41、3.596441.325CrMnSiA8801.34505.3 104 N2快冷1078.7882.6105392.230CrMnSiA8801.352010-1 或45.3 104快冷1078.7882.6105441.350CrV8601.3-0.135001074.81127.710-392.235CrMo8501.3-0.13550980.6833.5128441.340CrMnMo8501.3600980.6784.5108441.320CrMnMo8501.3200空氣爐空冷1176.7882.6107441.325Cr2MoV10401.3-0.137000.13快冷735.55
42、88.36166490.325Cr2MoV9001.3-0.136200.13931.6784.5148539.338CrMoAl9401.36400.13N2Ar 強(qiáng) 制 冷卻980.6833.5149490.320Cr3MoWV10501.3N2 油7200.13784.5637.4147392.240Cr8501.3-0.13油500N2 5.3 104980.6784.596441.340CrNi8201.3-0.13油500N2 5.3 104980.6784.5107441.312CrNi38601.3-0.13N2 油200-空冷931.6686.4119490.337CrNi3
43、8201.3-0.13N2 油5000.13 ,N245.3 104N2 強(qiáng)制 冷卻1127.7980.6106490.340CrNiMo8501.3-0.13600980.6833.51210539.330CrNi2MoV8601.3-0.13650882.6784.5129490.345CrNiMoV8501.3-0.13460N2 5.3 10414711323.874343.218CrNi4W9501.3200-空冷1176.7833.51010441.325CrNi4W8501.3-0.13N2550N2 5.3 104N2 強(qiáng)制1078.7931.6119441.3/ 2630Cr
44、Ni38201.3-0.13N2 油500-冷卻980.6 784.598441.3表二十五 超高強(qiáng)度鋼真空熱處理工藝規(guī)范鋼材牌號(hào)淬火回火機(jī)械性能 不小于)溫度 )真空度 Pa)冷卻溫度 )時(shí)間 小 時(shí))冷卻2RmN/mm )Rp0.2 N/mm2)A%)Z%)ak1569-94088.3溫油或49280空冷1765.11520910405068.632SiMnMoV9201.320等3202或 N2166715691012405055.8溫78.4油196161.840SiMnMoV8.53549CrMoVRe4931023028空冷-940SiMnCrNiMoV9001.315691663
45、54578.4 910等0或 N27-158溫40CrNiMo43408501.3 0.13油2002空冷1863.1216671761012405039.2 5)059.35.18.8油30035空冷1765.1116671764968.60259501.303或 N2863.15.110124050645CrNiMoVD6A8601.3油3001空冷 或 N21863.121510.111012345039.2 4c)059.3725.892)彈簧鋼表二十六 常用彈簧鋼真空熱處理工藝規(guī)范鋼號(hào)淬火回火硬度 HRc)溫度 )真空度 Pa)溫度)真空度 Pa)65Mn預(yù)熱 500550 加 熱
46、8108301.3 0.13131.3370400先抽真空至 1.3Pa 升至回 火溫度,回充 N2至 5 1046 4104Pa364060Si2MnA預(yù)熱 500550 加 熱 8608801.3 0.13131.3410460455060Si2CrVA預(yù)熱 500550 加 熱 8508700.131.3430480455250CrVA預(yù)熱 500550 加 熱 8508700.131.3 0.1337042045503)軸承鋼表二十七 常用軸承鋼的真空熱處理工藝規(guī)范/ 26鋼號(hào)預(yù)熱淬火回火硬度 HRc)加熱溫 度 )真空度Pa)加熱溫 度)真空度 Pa)冷卻介質(zhì)加熱溫 度 )真空度 P
47、a)冷卻介質(zhì)GCr1552058010-1830850110-1油150160空氣爐油 60GCr15SiNn520580110-1820840110油150160空氣爐油 60GSiMnVRe )500550110-1780810110油150170空氣爐油 62GCrSiMnMoVRe)500550110-1770810101油150170空氣爐油 644)合金工具鋼表二十八 常用合金工具鋼真空熱處理工藝規(guī)范鋼號(hào)預(yù)熱淬火回火硬度HRc一次預(yù) 熱溫 度二次預(yù) 熱溫 度真空 度 Pa)加熱溫度)真空 度 Pa)冷卻介質(zhì)加熱溫 度)真空 度 Pa)冷 卻 介 質(zhì)9CrSi500600110-18
48、50870110-1油170190空氣爐空氣6163CrWMn500600110-1820840110-1油170185空氣爐空氣6263CrMn500600110-1840860110-1油170190空氣爐空氣60639Mn2V500600110-1780820110-1油170190空氣爐空氣58625CrMnMo500600110-1830850110-1油或氮?dú)?5050057104氮?dú)?8445CrNiMo500600110-1840850110-1油或氮?dú)?5050057104氮?dú)?944.5Cr12MoV500550800850110-110201040110-1油或氮?dú)?70
49、250空氣爐空氣5862Cr6WV500550750820110-1970100010油或氮?dú)?70250空氣爐空氣58623Cr2W8V480520800850110-110501100110油或氮?dú)?6058056.7104氮?dú)?2474Cr5W2SiV480520800850110-110501100110油或氮?dú)?0065056104氮?dú)?8444Cr5W2SiV480520800850110-110501100110油或氮?dú)?0062056104氮?dú)?0443Cr2W8V480520800850110-110501100110油或氮?dú)?0064056.7104氮?dú)?944.57CrS
50、iMnMoV5006000.18809000.1油或氮?dú)?5020056.7104 空氣爐氮?dú)饪諝?2546062H135005508008200.110201050101油或氮?dú)?6060056.7104氮?dú)?550Cr125005500.1960980101油或180240空氣爐空氣6064/ 26氮?dú)?)高速鋼表二十九 高速鋼真空熱處理工藝規(guī)范鋼號(hào)預(yù)熱淬火回火硬度HRc次 預(yù) 熱 溫 度 二次預(yù) 熱溫 度真空 度 Pa)加熱溫度 )真空 度 Pa)冷卻 介質(zhì)加熱溫 度)真空 度 Pa)冷 卻 介 質(zhì)W18Cr4V600650850900110-11260128010266Pa 回填 高純
51、 氮?dú)?油或 35 105Pa 的氮 氣快 冷55058056.7104氮 氣 快 冷616795W18Cr4V124012705505806368W6Mo5Cr4V2120012405405806267W6Mo5Cr4V2Al120012305405606469W6Mo5Cr4V3Al121012405405606469W12Cr4V4Mo122012505505806468W18Cr4V3SiAlNb123012505305606670W12Mo3Cr4V3CO5Si123012505405806570W7Mo4Cr4CO5123012505405906570W2Mo9Cr4V2CO8119012005405806570W9Mo4Cr4V3CO10122012405405806570W6Mo5Cr4V5SiNbAl122012405305606468注意事項(xiàng):真空度 10266Pa下加熱,防止 Cr、 Mn、Al 合金元素?fù)]發(fā)導(dǎo)熱性差,要多次預(yù)熱。淬火溫度比常規(guī)低 1020為宜。為防止油淬面亮層,用高壓氣淬
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