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    選用熱處理工藝材料實(shí)現(xiàn)少無氧化加熱的實(shí)踐


    一、前言: 
    少無氧化熱處理是熱處理工作者的追求,是熱處理現(xiàn)代化生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)。

    當(dāng)今熱處理少無氧化技術(shù)發(fā)展迅速,以真空加熱設(shè)備和可控氣氛保護(hù)加熱就技術(shù)輔以計(jì)算機(jī)控制已在熱處理行業(yè)用于大批量和流水線生產(chǎn)。取得穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和良好的經(jīng)濟(jì)效益。

    實(shí)現(xiàn)從工藝裝備現(xiàn)代化的熱處理必須從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、設(shè)備的購制、安裝、調(diào)試、人員培訓(xùn)等需投入大量資金。許多中小企業(yè)難以承擔(dān)。熱處理生產(chǎn)過程會(huì)遇到許多產(chǎn)品,有的是大型構(gòu)建或大型工模具,真空加熱爐和可控氣氛爐的加熱室難以容納,還有的是具有一定批量而又有嚴(yán)格技術(shù)要求的加工件,如何保障上述工件能實(shí)現(xiàn)少無氧化加熱,選擇少無氧化保護(hù)加熱工藝材料來滿足技術(shù)要求是唯一的技術(shù)措施,少無氧化工藝材料近幾十年也發(fā)展很快,種類很多。這就要結(jié)合工藝,依據(jù)工件技術(shù)要求有比較、合理的選擇熱處理少無氧化工藝材料。

     

    二、“鋼鐵加熱保護(hù)劑”

    本文介紹的“鋼鐵加熱保護(hù)劑”是適用于熱處理工藝過程的一種防控工件氧化,防止產(chǎn)生脫碳的工藝材料,易于適用,防氧化效果明顯。

    1967年用于生產(chǎn)后,由于多種因素并未推廣適用,直到1990年在北京地區(qū)及周邊逐步擴(kuò)散應(yīng)用。

    “鋼鐵加熱保護(hù)劑”是在鋼鐵制品加熱過程有防氧化,防脫碳作用而定名的。其為水基材料,應(yīng)用過程適合于熱處理的工藝機(jī)制,一般只要具備熱處理入門知識(shí)的操作人員即可順利掌握。說其適用熱處理工藝機(jī)制,即爐溫達(dá)到動(dòng)議溫度,工件入爐后隨即將其噴、潑、浸、投方式注入爐內(nèi)即可,滴注、涂刷亦可,適用方便,隨意。

    “鋼鐵加熱保護(hù)劑”是無毒、無嗅,可長(zhǎng)期儲(chǔ)存,使用量少,性價(jià)比高的熱處理工藝材料。RX-45-9箱式電阻爐只需一次隨工件投入50ml左右,而RX-75-9箱式電阻爐或以RT-105-9臺(tái)車式電阻爐一次只需投入約80-100ml即可。當(dāng)投入后后,從爐縫溢出淡淡煙霧說明加熱室已充滿防護(hù)物質(zhì)、工件在數(shù)分鐘即可形成一層防護(hù)罩膜,只要不損壞罩膜,工件就能實(shí)現(xiàn)少無氧化保護(hù)加熱的效果。當(dāng)淬火或出爐后,若膜不破壞依舊有防護(hù)作用,若需清除此膜,工裝輕輕一碰即掉,或吹氣、吹風(fēng)、拂掃即輕易除膜,由于其膜極薄不影響冷卻效果,在淬火時(shí)不影響冷卻烈度,可獲較高淬硬表面。在正火時(shí)又可在不同風(fēng)冷條件下獲得理想晶粒組織。其膜對(duì)淬火介質(zhì)不構(gòu)成污染,可沉淀清理或過濾清除。

    1、40Cr 鋼連桿正火+調(diào)質(zhì)工藝:
    加熱工藝:840℃×4h

    加熱設(shè)備:RX-100-9箱式和RT-150-9臺(tái)車式電阻爐實(shí)現(xiàn)少無氧化加熱。

    技術(shù)要求:40Cr鋼制連桿熱鍛成型已造成表面脫碳0.30mm,協(xié)作方要求熱處理后脫碳層≯0.30mm。

    熱處理有兩道工序,正火+調(diào)質(zhì),生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)正火后脫碳為0.35mm,再經(jīng)調(diào)質(zhì)工序脫碳層達(dá)0.40mm已超出協(xié)作方的要求。

    該廠熱處理設(shè)備僅有RX-100-9箱式電阻爐和RT-150-9臺(tái)車式電阻爐,無法勝任協(xié)作方技術(shù)要求。

    經(jīng)采用“鋼鐵加熱保護(hù)劑”將工件堆放在工裝箱700×400×300mm平均每箱可裝100-120件,每爐可裝4-5箱,投入劑量每次100-200ml,最后滿足協(xié)作方技術(shù)條件,脫碳層控制在0.30mm以內(nèi)。

    2、交叉支撐組成正火工藝:
    材質(zhì):QCZ105-71C

    單重:50.76

    技術(shù)要求:桿體與定位座環(huán)焊縫進(jìn)行正火熱處理,熱影響區(qū)晶粒度≤6.5,桿體脫碳層深度≯0.2mm。

    加熱設(shè)備:RT-320-9臺(tái)車式電阻爐(四臺(tái))

    工裝:每個(gè)工裝100件交叉桿每爐二個(gè)工裝(共計(jì)200件)

    工藝過程:

    為防止工件管壁內(nèi)外表面氧化脫碳,采用將工件浸漬后裝卡在工裝上,當(dāng)爐溫到溫后再將工裝吊入臺(tái)車上,每爐兩個(gè)工裝(200件交叉桿),關(guān)爐門前再投入250ml保護(hù)劑,出爐后由2-4臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻控制質(zhì)量滿足技術(shù)條件,實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。該項(xiàng)目曾選擇書中工藝材料,經(jīng)工藝試驗(yàn)最后選定“鋼鐵加熱保護(hù)劑“,分析原因:能保證正火風(fēng)冷后晶粒度和防脫碳的條件,因防護(hù)罩膜極薄不妨礙風(fēng)冷效果,再有浸漬可達(dá)到管內(nèi)外表面均可實(shí)現(xiàn)防護(hù),同時(shí)操作簡(jiǎn)單,易于工人掌握。

    3、承載容器的熱處理
    材料:34CrMo4

    工藝溫度:870℃

    保溫時(shí)間:2小時(shí)

    淬火介質(zhì):水

    回火溫度:640℃×3小時(shí)

    技術(shù)要求:HB218-300

    抗拉強(qiáng)度:≥850Mpa

    屈服強(qiáng)度:≥735Mpa

    延伸率:≥20%

     

        原熱處理工藝無法解決容器內(nèi)壁產(chǎn)生的脫碳和氧化物,專設(shè)清理工序清除內(nèi)表面氧化但效果不理想。經(jīng)采用噴槍向容器內(nèi)壁噴注“鋼鐵加熱保護(hù)劑”有效防止容器的表面氧化脫碳還省略了內(nèi)壁清理的繁重的勞動(dòng)。罐狀的容器膛大口小采用噴砂,拋丸清理工藝不好實(shí)施,而手工清理內(nèi)腔氧化物是笨重的體力勞動(dòng),功效極低是得不償失的工作,采用“鋼鐵加熱保護(hù)劑”保護(hù)加熱無氧化現(xiàn)象也省略了內(nèi)腔清理工序,即提高產(chǎn)品質(zhì)量又提高工作效率。

    4、大型GCr15鋼質(zhì)軋輥淬火防氧化脫碳的應(yīng)用:
    工件:GCr15鋼軋輥直徑500×400mm(最大的直徑900重量2噸)。加工設(shè)備:RT-350-9臺(tái)車式電阻爐(爐子長(zhǎng)4m寬1.2m高0.8m)。

    工藝溫度:840℃×6小時(shí)

    選用“鋼鐵加熱保護(hù)劑”一次性采用撥入500ml,經(jīng)實(shí)施保護(hù)加熱,淬火后硬度可控制HRC62-63,生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)年產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

    5、60Si2Mu彈簧片
    工件名稱:

    彈簧片厚度0.8×68×20mm

    加熱溫度:840℃

    保熱時(shí)間:5min分

    由于采用鹽爐和采用真空加熱均未達(dá)到技術(shù)條件,采用RX-30-9箱式電阻爐,并自制小鏟型工裝數(shù)只,將工件浸過“鋼鐵加熱保護(hù)劑”加熱,或入爐后再噴入保護(hù)劑加熱均可獲得理想的淬硬效果。

    6、將不同材料制作的不同類別工模具、結(jié)構(gòu)零件、小型零件在同一爐中加熱,分別淬火。如下三種零件
    5CrMnMo 熱作膜 直徑240×300mm   保溫時(shí)間:6小時(shí)

    45鋼模套400×200×100mm          保溫時(shí)間:2小時(shí)

    40Cr銷軸 直徑28×150mm           保溫時(shí)間:50分鐘

    加熱溫度:840℃

    三類工件同時(shí)入爐,噴入“鋼鐵加熱保護(hù)劑”按不同時(shí)間分三次出爐淬火可實(shí)現(xiàn)加熱保護(hù),加熱時(shí)間重疊可以提高工效,質(zhì)量可以得到控制。

     

    三:小結(jié):

    1、“鋼鐵加熱保護(hù)劑”經(jīng)不同類型生產(chǎn)廠多年應(yīng)用,實(shí)踐證明適用空氣加熱介質(zhì)爐的少無氧化保護(hù)加熱的熱處理工藝材料。

    2、應(yīng)用范圍廣泛適用不同材質(zhì)和不同類型工件,可通過技術(shù)措施廣泛應(yīng)用。

    3、采用鋼鐵加熱保護(hù)劑可提高產(chǎn)品質(zhì)量,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高工作效率。

    4、鋼鐵加熱保護(hù)劑無毒、無公害、便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸、管理使用,提高工作效率。

    5、鋼鐵加工保護(hù)劑經(jīng)多年生產(chǎn)驗(yàn)證,是一種性價(jià)比高,經(jīng)濟(jì)實(shí)用,節(jié)能,高效,是確保熱處理品質(zhì)控制的工藝材料。


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