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離子滲氮是輝光離子滲氮的簡(jiǎn)稱,方法是將待處理的模具零件放在真空容器中,充以一定壓力(66.6~1330Pa)的含氮?dú)怏w(如氮或氮、氫混合氣)然后以被處理模具作陰極,以真空容器的罩壁作陽(yáng)極,在陰、陽(yáng)極之間加上400~800V的直流電壓,陰陽(yáng)極間便產(chǎn)生輝光放電,容器里的氣體被電離,在空間產(chǎn)生大量的電子與離子。在電場(chǎng)的作用下,正離子沖向陰極,以很高速度轟擊模具表面,將模具加熱。高能正離子沖入模具表面,獲得電子,變成氮原子被模具表面吸收,并向內(nèi)擴(kuò)散形成氮化層,離子氮化可提高模具耐磨性和疲勞強(qiáng)度。離子滲氮是利用了輝光放電這一
在滲碳介質(zhì)中加熱保溫,使鋼的表層滲入碳的熱處理過程稱為滲碳。一般情況下,滲碳在臨界相變點(diǎn)Ac3以上(850~ 950℃)進(jìn)行。滲碳是一種最久遠(yuǎn)、應(yīng)用最廣泛的化學(xué)熱處理方法。滲碳后進(jìn)行淬火、回火處理,可以提高模具表面的碳濃度,使硬度、接觸疲勞強(qiáng)度、耐磨性較心部有較大的提高,而心部仍具有一定的強(qiáng)度和良好的韌性。滲層組織:淬火后為碳化物、馬氏體、殘留奧氏體。滲層厚度0.3~1. 6mm,表面硬度57~63HRC。作用與特點(diǎn):滲碳淬火后提高表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度,滲碳溫度較高,工件畸變較大。模具零件滲碳后,都要進(jìn)行淬火
化學(xué)熱處理是將工件置入含有活性原子的特定介質(zhì)中加熱和保溫,使介質(zhì)中一種或幾種元素(如C、N、Si、B、Al、Cr、W等)滲入工件表面,以改變表層的化學(xué)成分和組織,達(dá)到工件使用性能要求的熱處理工藝。其特點(diǎn)是既改變工件表面層的組織,又改變化學(xué)成分。它可獲得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度,并可提高工件表層的耐蝕性和高溫抗氧化性。常用的化學(xué)熱處理方法包括:滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硫、硫氮共滲、滲硼、硼氮共滲、滲鋁、滲鉻、滲硅、滲鋅、鹽浴滲金屬等。各種化學(xué)熱處理都是由以下三個(gè)基本過程組成的。(1)分解 &n
由于球狀石墨對(duì)基體的割裂作用小,所以通過熱處理可以改變球墨鑄鐵的基體組織,從而提高其力學(xué)性能。球墨鑄鐵的熱處理與鋼的相似,常用的熱處理工藝有以下幾種:(1)退火 退火的目的是獲得塑性好的鐵素體基體,以改善切削性能和消除鑄造應(yīng)力。球墨鑄鐵的退火工藝有高溫退火和低溫退火兩種。高溫退火適用于原始鑄態(tài)組織中存在滲碳體的鑄件,其工藝為:將鑄件加熱至900~950℃,保溫2~5h,隨爐緩冷至600℃左右出爐空冷;低溫退火適用于原始鑄態(tài)組織中無(wú)滲碳體時(shí),其工藝為:將鑄件加熱至720~760℃,保溫3~6h,
1)對(duì)于要求表面高硬度、高耐磨性和心部高強(qiáng)韌性的塑料模具,要選用滲碳鋼來制造,并把滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理。2)對(duì)滲碳層的要求:一般滲碳層厚度為0.8~1. 5mm,當(dāng)壓制含硬質(zhì)填料的塑料時(shí),模具滲碳層厚度應(yīng)為1.3~1. 5mm,壓制軟性塑料時(shí)滲碳層厚度為0.8~1. 2mm。滲碳層的w(C)為0.7%~1.0%時(shí)為佳。滲層不允許有粗大未溶的碳化物、網(wǎng)狀碳化物、晶界內(nèi)氧化等缺陷。若采用碳氮共滲,則耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化、防粘性就更好。3)滲碳溫度一般在900~920℃,保溫時(shí)間為5~10h,具體應(yīng)根據(jù)
用熱處理方法提高灰鑄鐵力學(xué)性能的效果不大。因?yàn)榛诣T鐵中的片狀石墨起到了隔熱的作用,使得灰鑄鐵的導(dǎo)熱性很差,熱處理只能改變灰鑄鐵表面層的基體組織,不能改變灰鑄鐵件的內(nèi)部基體組織,以及石墨的形態(tài)與分布。因此灰鑄鐵熱處理主要是為了減少鑄件的內(nèi)應(yīng)力,提高表面的硬度和耐磨性?;诣T鐵常用的熱處理方法有下面幾種:1.去應(yīng)力退火一些形狀復(fù)雜和要求尺寸穩(wěn)定性高的零件,如機(jī)床床身、柴油機(jī)缸體等,為減少變形和防止開裂,保證尺寸穩(wěn)定,必須進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力的退火,又稱人工時(shí)效。去應(yīng)力退火的工藝是:將鑄件加熱到500~600℃,保溫一段時(shí)間,然
冷作模具只有通過合適的熱處理工藝才能達(dá)到使用性能要求。冷作模具常用的基本熱處理工序包括正火、退火、調(diào)質(zhì)、淬火、回火、滲碳、氮化等。(1)正火 消除或改善模具毛坯料的各種組織缺陷,獲得最利于切削加工的組織與硬度,改善組織,細(xì)化晶粒,為后續(xù)熱處理作好組織準(zhǔn)備。(2)退火 冷作模具鋼常用的退火工藝主要有以下三種:完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火。(3)調(diào)質(zhì) 對(duì)于形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的模具,以及模具表面需要進(jìn)行強(qiáng)化處理(氮化)的模具,調(diào)質(zhì)應(yīng)安排在粗加工之后
2Cr13、3Cr13、4Cr13屬中碳高鉻型耐蝕馬氏體不銹鋼。常用的熱處理工藝有軟化處理、調(diào)質(zhì)處理和淬火+回火等。(1)軟化處理 由于該類鋼的淬透性好,鋼經(jīng)鍛軋后在空冷條件下也會(huì)獲得馬氏體組織,所以這類鋼在鍛軋后應(yīng)緩慢冷卻,并要及時(shí)進(jìn)行軟化處理。軟化處理有兩種方法:第一是進(jìn)行高溫回火,將鍛軋件加熱至700~ 800℃保溫2~6h后空冷,使馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w;第二可采用完全退火,將鍛軋件加熱至840~ 900℃保溫2~4h后,以≤25℃/h冷卻至600℃后再空冷。經(jīng)過軟化處理后,2C
鋼鐵零件的氧化過程是在一般的氧化性氣體介質(zhì)(如空氣)中進(jìn)行的,爐內(nèi)氣氛中的O2、CO2和水蒸氣等均是氧化脫碳性強(qiáng)的氣體,它們一般按下列化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行,使鋼鐵的表面被氧化,即鋼在氧化性氣氛中加熱,在零件的表面將產(chǎn)生氧化物,化學(xué)分析表明氧化層從表到里依次為Fe2O3、Fe3O4、FeO,其形成的機(jī)理為表面的氧氣含量高,與鐵強(qiáng)烈作用生成Fe2O3,中間部分為Fe3O4,內(nèi)層形成了氧含量較低的FeO,另外隨著爐內(nèi)氧含量的增加和加熱溫度的提高,氧化層的厚度會(huì)不斷增加,因此在實(shí)際鋼鐵零件的熱處理過程中,確保要爐內(nèi)為中性或還原性氣
馬氏體時(shí)效硬化型熱作模具鋼的含碳量低,一般w(C)約為0.2%。我國(guó)研制的2Cr3Mo2NiVSi(代號(hào)PH)鋼,是典型的析出沉淀硬化型熱作模具鋼。其特點(diǎn)是制作的模具在淬火和較低溫度回火(≤400℃)后,硬度為40HRC,組織為板條狀馬氏體,具有良好的韌性和可加工性,加工后可直接使用。在使用過程中模具表面受熱,析出碳化物,導(dǎo)致二次硬化,硬度可達(dá)48HRC,而模具心部組織未發(fā)生轉(zhuǎn)變。這種熱作模具同時(shí)具有表層所需的高溫強(qiáng)度、硬度和心部的高韌性。由于模具的機(jī)加工成形是在熱處理淬火回火之后進(jìn)行的,從而避免了熱處理變形
鋼鐵零件的熱處理的本質(zhì)是通過對(duì)零件的加熱、保溫和冷卻,使獲得的組織、硬度和力學(xué)性能等技術(shù)指標(biāo)能夠滿足其設(shè)計(jì)和使用要求,因此基本的熱處理工藝參數(shù)為溫度、時(shí)間與介質(zhì)等,加熱與加熱介質(zhì)是一個(gè)不可分割的整體,它們對(duì)零件的熱處理質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)有直接的影響,系統(tǒng)而言,任何零件的加熱必須在熱處理設(shè)備中進(jìn)行,發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量是通過輻射、對(duì)流和輻射來加熱零件的,在一定的溫度和時(shí)間內(nèi)零件整體或局部均勻加熱后獲得均勻一致的組織或消除應(yīng)力等,是完成零件熱處理的前提和基礎(chǔ),因此加熱過程和加熱用介質(zhì)是熱處理工藝方法選擇上要重點(diǎn)考慮的問題。為完
鋼鐵零件熱處理后質(zhì)量的檢查是必不可少的,這是確保零件獲得要求的前提和基礎(chǔ),事實(shí)證明零件使用壽命的高低與質(zhì)量密切相關(guān),對(duì)零件熱處理后技術(shù)指標(biāo)的檢測(cè)通常包括以下幾個(gè)方面:表面和內(nèi)部硬度;組織形態(tài)或結(jié)構(gòu);變形;表面硬化層深度或滲層深度;脆性;晶粒度;表面氧化與脫碳;抗拉強(qiáng)度;外部和內(nèi)部缺陷等,具體零件的要求,在檢驗(yàn)規(guī)程中確定必要的檢驗(yàn)項(xiàng)目,在熱處理過程中嚴(yán)格把關(guān),則可對(duì)熱處理的質(zhì)量控制起到良好的作用。就是利用射線、超聲、電磁和滲透等物理的方法,研究零件內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)技術(shù),該類包括缺陷檢測(cè)和熱處理質(zhì)量檢測(cè)。(1)射線檢測(cè)利
熱處理的檢測(cè)設(shè)備中,對(duì)生產(chǎn)過程中的內(nèi)部組織和表面狀態(tài)的控制和檢測(cè)采用金相顯微鏡(如XJB-200型),可以判斷有無(wú)氧化脫碳,晶粒度的大小,滲層深淺,顯微組織分析,進(jìn)行失效分析以及有無(wú)缺陷等檢測(cè);對(duì)沖擊韌性的檢測(cè)采用沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行,可以獲得材料的動(dòng)態(tài)性能的試驗(yàn)方法,它是對(duì)材料使用中至關(guān)重要的脆性傾向問題和材料冶金質(zhì)量、內(nèi)部缺陷等非常方便的檢查方法,在產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和科研工作中得到了廣泛的應(yīng)用,習(xí)慣上用沖擊值表示材料抵抗載荷能力的大??;疲勞試驗(yàn)機(jī)用于研究零件在交變載荷作用下斷裂的能力,由于失效的機(jī)器零件約有80
鋼鐵零件的熱處理包括加熱、保溫和冷卻等基本過程,在冷卻過程中和加熱不當(dāng)均有可能形成熱處理裂紋。例如零件的加熱速度過快、表面增碳或脫碳、過熱和過燒等則容易引起零件表面與內(nèi)部組織應(yīng)力的不同,會(huì)出現(xiàn)表面熱處理裂紋的出現(xiàn)。另外鋼鐵零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、材料選用不當(dāng)、加熱和冷卻的溫度控制不正確、冷卻介質(zhì)不合適以及操作失誤等同樣有熱處理裂紋等缺陷的發(fā)生,常見的熱處理淬火裂紋基本類型有以下幾種: (1)縱向裂紋又稱軸向裂紋,它發(fā)生在完全淬透的工件上,是由于表面產(chǎn)生的切向拉應(yīng)力比軸向拉應(yīng)力大,超過了該區(qū)域的斷裂
真空熱處理是指將零件在真空狀態(tài)下,進(jìn)行加熱、保溫和冷卻的工藝方法。是隨著航天技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新技術(shù),也是近幾十年來在熱處理設(shè)備中具有前途的一種,它可替換鹽浴爐、電阻爐和燃?xì)鉅t。真空爐是依據(jù)電極的輻射作用實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加熱的,輻射加熱速度比較慢,因此工件的內(nèi)外加熱較為均勻,工件的變形小。由于真空爐內(nèi)氣壓很低,氧氣的含量對(duì)工件的鐵元素氧化不起作用,因此避免了工件在真空爐加熱過程中出現(xiàn)氧化和脫碳現(xiàn)象的發(fā)生,保持了工件表面的原始狀態(tài),工件清潔和光亮。 真空爐不僅用于普通的工件的淬火、回火、退火和正火.而且
零件熱處理淬火后,在油中后冷卻將黏附有殘油、鹽渣以及其他污物等,一般采用堿性3%~5%的水溶液清洗,可以去掉零件的表面的附著物,一般清洗設(shè)備有清洗槽和清洗機(jī)兩類。(1)清洗槽該槽的結(jié)構(gòu)形式與淬火槽相似,為了增加清洗的效果,槽內(nèi)有加熱器裝置,清洗液被加熱后進(jìn)行零件的清洗。為確保清洗的效果,要求確保清洗液的成分和溫度應(yīng)符合要求,要定期地更換和清理底部的臟物,撈去漂浮的油物等,確保零件表面的清潔。清洗槽的工作環(huán)境差,但清洗效果好,尤其是對(duì)在硝鹽、低溫分級(jí)鹽浴等淬火的零件具有明顯的作用,對(duì)于鹽浴淬火的零件要在清洗槽內(nèi)煮沸,
電阻爐是熱處理過程中占有較大比重的熱處理加熱設(shè)備,因此其應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)作業(yè)的工作方式,分為周期性作業(yè)爐和連續(xù)性作業(yè)爐兩種,電阻爐是用電阻發(fā)熱體供熱的一類設(shè)備,靠電熱元件(作成螺旋狀)的熱輻射或?qū)α鞯葋砑訜崃慵娮锠t是以電為熱源,通過爐內(nèi)布置的電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能來進(jìn)行零件的加熱的,國(guó)產(chǎn)電阻爐的編號(hào)采用漢語(yǔ)拼音+阿拉伯?dāng)?shù)字來表示,編號(hào)的一般格式為前面有三個(gè)漢語(yǔ)拼音字母,后面為兩組數(shù)字。第一個(gè)字母R代表電阻爐,第二個(gè)字母表示設(shè)備的特點(diǎn)(J-加熱,Y-鹽浴,Q-氣體滲或保護(hù)氣等),第三個(gè)字母表示爐膛的形式(X-
奧氏體型熱作模具鋼的優(yōu)點(diǎn)是在任何狀態(tài)下均能保持奧氏體組織,固溶時(shí)效后在700~800℃仍保持較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。缺點(diǎn)是易產(chǎn)生冷加工硬化,機(jī)加工較困難,線膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱性差,降低了鋼的熱疲勞性能,不適用于強(qiáng)水冷的模具。5Mn15Cr8Ni5Mo3V(代號(hào)5Mn15)、7Mn10Cr8Ni10Mo3V2(代號(hào)7Mn10)鋼屬于高錳系奧氏體型熱作模具鋼,適于制作使用溫度高于700℃而低于900℃、工作應(yīng)力較高、形狀簡(jiǎn)單的模具,如鋼件擠壓模、高溫合金擠壓模、銅合金擠壓模、粉末燒結(jié)模等。Cr14Ni25Co2V、4C
真空爐在我國(guó)的發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng),由于生產(chǎn)成本高和一次性投資大,因此其應(yīng)用的范圍也受到一定的限制,在國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家真空爐的數(shù)量在23%以上,與可控氣氛爐基本相當(dāng),其發(fā)展的進(jìn)度很快,機(jī)械化程度和工藝水平更高,幾乎可以實(shí)現(xiàn)金屬材料的全部熱處理工藝,如淬火、回火、退火、滲碳、氮化、滲金屬等熱處理工藝,完成氣淬、油淬、硝鹽淬和水淬等淬火處理。對(duì)工模具鋼而言,在真空爐內(nèi)加熱時(shí),減少了輻射換熱,加熱的速度緩慢,零件的各部分受熱均勻,因此變形量很小。冷卻后的零件表面處于壓應(yīng)力狀態(tài),故零件具有良好的綜合作用,疲勞強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度明顯提高
熱處理設(shè)備是完成零件的熱處理操作的重要工藝裝備,隨著對(duì)零件技術(shù)要求的提高,對(duì)設(shè)備的性能和技術(shù)指標(biāo)有了更嚴(yán)格的規(guī)定,首先熱處理設(shè)備要確保工藝參數(shù)的實(shí)現(xiàn),其次要求操作簡(jiǎn)單、減輕體力勞動(dòng)、易于機(jī)械化或自動(dòng)化、生產(chǎn)效率高,再次要求節(jié)能降耗、環(huán)保。這些是我們選擇設(shè)備和使用設(shè)備進(jìn)行零件的熱處理必須要考慮和思考的問題。熱處理設(shè)備的種類很多,根據(jù)零件材料和設(shè)計(jì)要求,應(yīng)根據(jù)具體的熱處理特點(diǎn)來選用相應(yīng)的設(shè)備。一般而言熱處理設(shè)備是由加熱設(shè)備、冷卻設(shè)備、輔助設(shè)備、常用測(cè)溫儀表等幾大部分組成的,因此熱處理設(shè)備是一個(gè)零件熱處理系統(tǒng)的總稱,它們
可加工零件尺寸:Φ1200×1500mm/Φ1500×2000mm
最大裝爐量:1000kg/2000kg
溫度均勻性:±5℃
豐東熱技術(shù)公司與青島科技大學(xué)合作研制的“新型保溫式離子滲氮設(shè)備”2012年8月通過中國(guó)熱處理行業(yè)協(xié)會(huì)組織的技術(shù)鑒定。 | 趙程 教授,博士生導(dǎo)師,青島科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院表面技術(shù)研究所所長(zhǎng),全國(guó)熱處理學(xué)會(huì)理事。長(zhǎng)期從事金屬材料表面工程技術(shù)的研究,承擔(dān)過國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目、國(guó)家重大科技成果推廣項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目和一些部、省、市級(jí)科研項(xiàng)目。 | ||
直徑800×800離子氮化爐 | 直徑1200×1500離子氮化爐 | 直徑1500×2100離子氮化爐 |
保溫式爐體結(jié)構(gòu)
與水冷式爐體相比,外輔助加熱式離子氮化爐保溫式爐體有以下的優(yōu)點(diǎn):
1、新一代外輔助加熱式離子氮化爐爐體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理,節(jié)電23.5%。
2、升溫速度快,速度提升30%。
新一代外輔助加熱式離子氮化爐爐內(nèi)使用多支熱電偶進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)空間溫度和工件溫度互補(bǔ)、互制的控制模式,進(jìn)一步提高外輔助加熱式離子氮化爐爐內(nèi)空間的溫度均勻性。
設(shè)備配備二級(jí)真空系統(tǒng),通過工控機(jī)、PLC,自動(dòng)整定PID參數(shù),使外輔助加熱式離子氮化爐內(nèi)壓力實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)化控制,壓力穩(wěn)定無(wú)突變。
在設(shè)備運(yùn)行過程中所有的運(yùn)行狀態(tài)及工藝參數(shù)均由工控機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制并實(shí)時(shí)反饋,操作界面簡(jiǎn)單,清晰。整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)"一鍵式"操作,通過完善的報(bào)警系統(tǒng),實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的異常狀態(tài);龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)可儲(chǔ)存各項(xiàng)工藝參數(shù)及歷史數(shù)據(jù),可同時(shí)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)及全自動(dòng)操作。
自動(dòng)升降移動(dòng)系統(tǒng)
設(shè)備配備自動(dòng)升降(含移動(dòng))系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)外輔助加熱式離子滲氮爐爐體平穩(wěn)開啟與關(guān)閉,保證操作人員安全。升降系統(tǒng)手動(dòng)、自動(dòng)控制任意切換,保證生產(chǎn)平安穩(wěn)定運(yùn)行。
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