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完全退火是將鋼件或鋼材加熱至Ac3以上,保溫足夠長(zhǎng)時(shí)間,使組織完全奧氏體化后進(jìn)行緩慢冷卻,以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。它主要用于亞共析鋼(wc=0.3%~0.6%),其目的是細(xì)化晶粒、均勻組織、消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度和改善鋼的可加工性。低碳鋼和過(guò)共析鋼不宜采用完全退火。低碳鋼完全退火后硬度偏低,不利于切削加工。過(guò)共析鋼加熱至Accm以上奧氏體狀態(tài)緩冷退火時(shí),有網(wǎng)狀二次滲碳體析出,使鋼的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌度顯著降低。在中碳結(jié)構(gòu)鋼鑄件、鍛(軋)件中,常見(jiàn)的缺陷組織有魏氏組織、晶粒粗大和帶狀組織等。在焊接工件焊縫處的組
完全退火需要的時(shí)間很長(zhǎng),尤其是過(guò)冷奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼更是如此。如果將奧氏體化后的鋼以較快的冷速冷卻至稍低于Ar1的溫度等溫,使奧氏體變?yōu)橹楣怏w,再空冷至室溫,則可大大縮短退火時(shí)間,這種退火方法叫做等溫退火。等溫退火適用于高碳鋼、合金工具鋼和高合金鋼,它不但可以達(dá)到和完全退火相同的目的,而且有利于鋼件獲得均勻的組織和性能。但是對(duì)于大截面鋼件和大批量爐料,卻難以保證工件達(dá)到等溫溫度,故不宜采用等溫退火。青島豐東熱處理有限公司是豐東股份在山東的控股子公司,是從事熱處理加工,熱處理裝備研發(fā)與制造的專業(yè)公司。為客戶提供化
在冷態(tài)下成形的沖壓零件用鋼稱沖壓用鋼(沖壓鋼)。這類鋼既要求具有較高的塑性、成形性好,又要求沖壓出來(lái)的零件具有平滑光潔的表面。1)化學(xué)成分。沖壓鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)wc<0.2%。對(duì)沖壓變形量大、輪廓形狀復(fù)雜的零件,則多采用wc<0.05%的鋼。2)常用的沖壓用鋼。沖壓用薄鋼板通常在熱處理后經(jīng)精壓后供貨,鋼板材料是低碳的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,用量最大的是08F和08 A1薄板。對(duì)形狀簡(jiǎn)單、外觀要求不高的沖壓件,可選用價(jià)廉的08F鋼;而沖壓性能要求高,外觀要求嚴(yán)的零件宜選用08 A1;變形不大的一般沖壓件,可用10鋼
合金刃具鋼主要是指用來(lái)制造車刀、銑刀、鉆頭、絲錐、板牙等切削刃具的鋼。刃具在工作時(shí)受到零件的壓力,刃部與切屑之間產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦,使刀刃磨損并發(fā)熱,切削速度越大,刃部溫度越高,結(jié)果導(dǎo)致刃部硬度降低,甚至喪失切削功能,此外刃具還承受一定的沖擊和振動(dòng),因此,要求刃具具有以下性能。1)高的硬度和耐磨性。一般刃具的硬度應(yīng)高于60HRC,切削某些高硬度材料時(shí),刃具的硬度還要更高些。通常硬度越高,耐磨性越好。耐磨性直接影響刃具壽命,耐磨性不僅決定于硬度,而且與鋼中碳化物的性質(zhì)、數(shù)量、大小和分布狀況有關(guān)。2)高的熱硬性。熱硬性是指鋼
低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素(合金元素總量WMe<3%)而得到的鋼。這類鋼比碳素結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度要高10%~30%,低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)的表示方法是由代表屈服強(qiáng)度的漢語(yǔ)拼音字母(Q)、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)(A、B、C、D、E)三個(gè)部分按順序排列組成的。質(zhì)量等級(jí)符號(hào)反映了低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼中有害元素(磷、硫)含量的多少,從A級(jí)到E級(jí),鋼中磷、硫含量依次減少。如Q390A,代表屈服強(qiáng)度為390MPa、質(zhì)量等級(jí)為A級(jí)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。合金元素在低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼中起的作用有:固溶
鋁合金在剛淬火后,強(qiáng)度和硬度并不高,塑性很好;但放置幾天后,強(qiáng)度和硬度會(huì)顯著提高,而塑性則明顯下降。鋁合金的這種淬火后力學(xué)性能隨時(shí)間延長(zhǎng)而顯著提高的現(xiàn)象,稱為時(shí)效硬化現(xiàn)象,這一過(guò)程稱為時(shí)效。鋁沒(méi)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,在近鋁端處亦沒(méi)有共析轉(zhuǎn)變,只有固態(tài)溶解度隨溫度變化的曲線。將鋁合金固溶處理時(shí),高溫下的過(guò)飽和α固溶體被原封不動(dòng)地保留到室溫。但是這種過(guò)飽和固溶體在室溫下處于不平衡狀態(tài),有脫溶分解和析出強(qiáng)化相而趨于穩(wěn)定的傾向。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),強(qiáng)化相逐漸脫溶而使合金強(qiáng)度硬度提高,即所謂時(shí)效硬化。時(shí)效有自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種方式。
不完全退火是將鋼加熱至Ac1~Ac3(亞共析鋼)或Ac1~Accm(過(guò)共析鋼)之間,經(jīng)保溫后緩慢冷卻以獲得相近于平衡組織的熱處理工藝。由于加熱至兩相區(qū)溫度,因此基本上不改變先共析鐵素體或滲碳體的形態(tài)及分布。如果亞共析鋼原始組織中的鐵素體已均勻細(xì)小,只是珠光體片間距小,硬度偏高,內(nèi)應(yīng)力較大,那么只要進(jìn)行不完全退火即可達(dá)到降低硬度,消除內(nèi)應(yīng)力的目的。由于不完全退火的加熱溫度低、時(shí)間短,因此對(duì)于亞共析鋼鍛件來(lái)說(shuō),若其鍛造工藝正常,鋼的原始組織分布合適,則可采用不完全退火代替完全退火。
許多機(jī)械零件如汽車、拖拉機(jī)齒輪,內(nèi)燃機(jī)凸輪,活塞銷等工作條件比較復(fù)雜,一方面零件表面承受強(qiáng)烈的摩擦和交變應(yīng)力的作用,另一方面又經(jīng)常承受較強(qiáng)烈的沖擊載荷作用,這類零件要求鋼表面具有高硬度,心部要有較高的韌性和足夠的強(qiáng)度。為了滿足這樣的工作條件,常選用合金滲碳鋼。對(duì)合金滲碳鋼的基本性能要求是經(jīng)滲碳、、淬火和低溫回火后,表面具有高的硬度和耐磨性,心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性。一般合金滲碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)wc=0.10%~0.25%(也可適當(dāng)提高至wc=0.3%),以保證滲碳零件心部有較高的塑性和韌性。合金滲碳鋼中,主加元素為鉻
不銹鋼是不銹鋼和耐酸鋼的統(tǒng)稱。能抵抗大氣腐蝕的鋼稱為不銹鋼。而在一些化學(xué)介質(zhì)(如酸類)中能抵抗腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。一般不銹鋼不一定耐酸,而耐酸鋼則一般都具有良好的耐蝕性。金屬的腐蝕是指金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起其表層變質(zhì)、損耗甚至破壞的現(xiàn)象。根據(jù)腐蝕過(guò)程進(jìn)行的機(jī)理不同,可以將腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。電化學(xué)腐蝕是由金屬與周圍介質(zhì)之間作用而引起的。電化學(xué)腐蝕的基本特點(diǎn)是:在金屬不斷受到破壞的同時(shí)還有電流產(chǎn)生。大部分金屬的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。當(dāng)兩種電極電位不同的金屬互相接觸,而且有電解質(zhì)溶液存在時(shí)
可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)熱處理得到的一種高強(qiáng)度鑄鐵,其石墨呈團(tuán)絮狀,削弱了石墨對(duì)基體的割裂作用和應(yīng)力集中效應(yīng),因此可鍛鑄鐵具有較高的強(qiáng)度,而且具有一定的塑性和韌性。由于塑性比灰鑄鐵好,又叫做展性鑄鐵或韌性鑄鐵,可鍛鑄鐵特別適宜于大量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的薄壁小件,甚至可以鑄造質(zhì)量為數(shù)十克和壁厚在2mm以下的鑄件??慑戣T鐵可部分地代替鑄鋼、合金鋼和非鐵金屬材料,廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)部門??慑戣T鐵化學(xué)成分的一般范圍見(jiàn)表1。從表中可見(jiàn),其碳、硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低,碳和硅在促進(jìn)石墨化和改善鑄造性能方面的作用基本相似,都是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素
淬火碳鋼回火時(shí),隨著回火溫度的升高和回火時(shí)間的延長(zhǎng),相應(yīng)地要發(fā)生如下幾種轉(zhuǎn)變。(1)馬氏體中碳的偏聚 在80℃以下很低的溫度回火時(shí),鐵原子和合金元素難以進(jìn)行擴(kuò)散遷移,碳原子也只能作短距離的遷移。板條馬氏體內(nèi)存在大量的位錯(cuò),碳原子傾向于偏聚在位錯(cuò)線附近的間隙位置,降低馬氏體的彈性畸變能。片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶,除少量碳原子向位錯(cuò)線偏聚外,大量碳原子將向垂直于馬氏體c軸的(100)面富集,形成小片富碳區(qū)。碳原子的偏聚現(xiàn)象不能用金相方法直接觀察到,但可用電阻法或內(nèi)耗法間接證實(shí),因?yàn)樘荚隈R氏體一
再結(jié)晶退火是將冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上,保溫適當(dāng)時(shí)間后,使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌木鶆虻容S晶粒,同時(shí)消除加工硬化和殘留應(yīng)力的熱處理工藝。經(jīng)過(guò)再結(jié)晶退火,鋼的組織和性能恢復(fù)到冷變形前的狀態(tài)。再結(jié)晶退火既可作為鋼材或其他合金多道冷變形之間的中間退火,又可作為冷變形鋼材或其他合金成品的最終熱處理。再結(jié)晶退火溫度與金屬的化學(xué)成分和冷變形量有關(guān)。當(dāng)鋼處于臨界變形量(2%~10%)時(shí),應(yīng)采用正火或完全退火來(lái)代替再結(jié)晶退火。一般鋼材的再結(jié)晶退火溫度為650~700℃,保溫時(shí)間為1~3h,通常在空氣中冷卻。
正火后回火的目的一般是主要針對(duì)于大截面零件而言的有以下作用,非常重要:1、對(duì)于像電機(jī)軸、壓機(jī)容器等零件(材質(zhì)一般為碳鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼)而言,正火+高溫回火就是其最終熱處理,因此正火后及時(shí)回火處理能有效的穩(wěn)定組織及尺寸,進(jìn)一步消除工件內(nèi)應(yīng)力,對(duì)提高綜合力學(xué)性能有明顯作用;2、對(duì)于大型鍛件而言,正火后及時(shí)高溫回火(一般還在中間加一次過(guò)冷)除了能達(dá)到前面所述之目的外,還有擴(kuò)氫的重要作用,特別是高淬透性鋼,(氫是產(chǎn)生白點(diǎn)的因素)而大鍛件若內(nèi)部產(chǎn)生了白點(diǎn)的話一般都要報(bào)廢。所以重要零件(或特殊材料)正火+高溫回火是十分必要的。
低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上為改進(jìn)其淬透性差、淬火易變形、開裂和熱硬性不足等缺陷加入少量合金元素(一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于SU/o)發(fā)展而來(lái)的。主要用于制造尺寸精度要求較高且形狀、截面較復(fù)雜,但對(duì)熱硬性要求不太高的刃具,如鉸刀、絲錐、板牙及輕型模具等。低合金刃具鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為wc=0.8%~1.5%,用以保證高的硬度和耐磨性。常加入的合金元素有鉻、錳、硅等,以提高鋼的淬透性和耐回火性,使鋼在200~300℃時(shí)仍保持高的硬度(60HRC以上)。還有少量的鎢、釩、鉬等元素,可進(jìn)一步改善鋼的硬度和耐磨性,細(xì)化晶粒,改善
合金調(diào)質(zhì)鋼通常是指經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用的合金鋼。主要用于制造承受很大變動(dòng)載荷與沖擊載荷或各種復(fù)合應(yīng)力的零件(如機(jī)床主軸、連桿、螺栓以及各種軸類零件等),這類零件要求鋼材具有較高的綜合力學(xué)性能,即強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性有良好的配合。為了保證零件整個(gè)截面力學(xué)性能的均勻性,還要求鋼具有良好的淬透性。1、化學(xué)成分 合金調(diào)質(zhì)鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.25%~0.5%之間。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)低,不易淬硬,回火后強(qiáng)度不足;若碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高,則韌性差,在使用過(guò)程中易產(chǎn)生脆性斷裂。因合金元素起了強(qiáng)化作用,相當(dāng)于代替了一部分碳量,故
鋼在控制軋制變形過(guò)程中或變形之后,鋼組織的再結(jié)晶對(duì)鋼的控制軋制起決定性作用,其中控制軋制時(shí)變形溫度尤為重要。因此,根據(jù)鋼在控制軋制時(shí)所處的溫度范圍,將控制軋制分為以下三個(gè)階段。1)奧氏體再結(jié)晶區(qū)控制軋制(又稱Ⅰ型控制軋制)。如圖1a所示,奧氏體再結(jié)晶區(qū)控制軋制是將鋼加熱到奧氏體再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行軋制,使變形與再結(jié)晶(動(dòng)態(tài)再結(jié)晶)同時(shí)進(jìn)行,經(jīng)過(guò)變形和再結(jié)晶的不斷交替發(fā)生,使奧氏體晶粒逐步細(xì)化,變形后急冷至室溫,以固定變形時(shí)形成的組織,然后進(jìn)行回火或時(shí)效。為了不使再結(jié)晶后的奧氏體晶粒長(zhǎng)大,要嚴(yán)格控制臨近終軋的幾個(gè)道次的
碳素工具鋼主要用于制作各種小型工具。它的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 65%~1. 35%。經(jīng)過(guò)淬火及低溫回火處理后可獲得高硬度、高耐磨性。碳素工具鋼分為優(yōu)質(zhì)級(jí)(WS≤0. 03%,Wp≤0.035%)和高級(jí)優(yōu)質(zhì)級(jí)(Ws≤0.02%,Wp≤0. 03%)兩大類。這類鋼號(hào)命名的方法是“碳”的漢語(yǔ)拼音“T”加上碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)。如T10,表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)千分之十即1. 0%的碳素工具鋼。對(duì)于高級(jí)優(yōu)質(zhì)的碳素工具鋼須在鋼號(hào)尾部加“A”,如
熱作模具鋼是指用來(lái)制造熱態(tài)(指熱態(tài)下固體或液體)下對(duì)金屬或合金進(jìn)行變形加工的模具的鋼,如制造熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄型等。熱作模具工作時(shí)通過(guò)擠、沖、壓等迫使熱金屬迅速變形,模具工作時(shí)承受強(qiáng)烈的摩擦,并承受較高溫度和大的沖擊力,另外模膛還受到熾熱金屬和冷卻介質(zhì)的交替反復(fù)作用而產(chǎn)生的熱應(yīng)力,模膛表面容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋。因此,要求熱作模具鋼在400~600℃應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、韌性,足夠的硬度和耐磨性,以及良好的淬透性、抗熱疲勞性和抗氧化性,同時(shí)還要求導(dǎo)熱性好,以避免模膛表面溫度過(guò)高。熱作模具鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.3%~0.6
感應(yīng)淬火是利用電磁感應(yīng)原理,在工件表面產(chǎn)生密度很高的感應(yīng)電流,產(chǎn)生表面效應(yīng)或趨膚效應(yīng),并使工件迅速加熱至奧氏體狀態(tài),隨后快速冷卻(通常采用噴射冷卻法)獲得馬氏體組織的淬火方法。感應(yīng)圈用純銅管制作,內(nèi)通冷卻水。當(dāng)工件表面在感應(yīng)圈內(nèi)加熱到相變溫度時(shí),立即噴水或浸水冷卻,實(shí)現(xiàn)表面淬火工藝。感應(yīng)淬火和普通加熱淬火相比具有加熱速度快,加熱效率高,淬火變形小,工件質(zhì)量好,經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),因此得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)電流頻率,可將感應(yīng)淬火分為三類:高頻感應(yīng)淬火,常用電流頻率為80~1000kHz,可獲得的表面硬化層深度為0.5~2mm
鋼的均勻化退火是將鋼錠、鑄件或鍛坯加熱至略低于固相線的溫度長(zhǎng)時(shí)間保溫,然后緩慢冷卻以消除化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象的熱處理工藝,曾稱為擴(kuò)散退火。其目的是消除鑄錠或鑄件在凝固過(guò)程中產(chǎn)生的枝晶偏析及區(qū)域偏析,使成分和組織均勻化。為使各元素在奧氏體中充分?jǐn)U散,均勻化退火加熱溫度很高,通常為Ac3或Accm以上150~300℃,具體加熱溫度視偏析程度和鋼種而定。碳素鋼一般為1100~1200℃,合金鋼多采用1200~1300℃。保溫時(shí)間也與偏析程度和鋼種有關(guān),通??梢雷畲笥行Ы孛婊蜓b爐量大小而定,一般均勻化退火時(shí)間為10~15h。
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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程實(shí)現(xiàn)"一鍵式"操作,通過(guò)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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