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    鑄鋼件的表面熱處理

    2022-5-30 21:54:27??????點擊:

    鑄鋼件的表面熱處理

    1 . 感應加熱淬 感應加熱淬火是利用感應電流通過工件所產生的熱效,使工 表面、局部或整體加熱,并進行快速冷卻的淬火工藝。感應加熱的主要依據是電磁感應、 集膚效應和熱傳導三項基本原理。

    感應加熱屬于快速加熱,其相變溫度、相變動力學和形成的組織與普通加熱有很大區別。感應加熱淬火的特點:表面硬度比普通淬火高 2 ~ 3HRC,馬氏體細小、碳化物彌分布;耐磨性比普通淬火高;由于表面是細小隱晶狀馬氏體,且存在壓應力,疲勞強度 大提高;缺口敏感性下降;質量穩定,工件表面氧化、脫碳小,工件變形??;系內熱源加 熱,加熱速度快,熱效率高,節約能源;生產率高,易實現機械化與自動化。


    (1) 感應加熱淬火對所用鋼的要求:鋼中碳的質量分數一般為 0 . 3 % - 0 . 5 % ;鋼應具備奧氏體晶粒不易長大的傾向;鋼的晶粒度一般為 5 - 8 級。

    (2) 感應加熱淬火的電流頻率和功率密度的選擇原則。

    1) 電流頻率的選擇:對處理鑄件的硬化層要求越高應選用越低的頻率;對于軸類 鑄件其直徑較大、硬化層要求較深則應選擇較低的頻率。具體可以見表 13 - 2 - 1。

    13 - 2 - 1 標準頻率值的硬化層深


    頻率/ kHz

    250

    70

    35

    8

    2 . 5

    1 . 0

    0 . 5

    硬化層深度/ mm

    最小

    0 . 3

    0 . 5

    0 . 7

    1 . 3

    2 . 4

    3 . 5

    5 . 5

    最大

    1 . 0

    1 . 9

    2 . 6

    5 . 5

    10

    15

    22

    最佳

    0 . 5

    1 . 0

    2 . 3

    2 . 7

    5

    8

    11

    250kHz 時,由于熱傳導作用極快,實際數據可比表上數值大。

    2) 功率密度的選擇:選擇功率密度要根據鑄件尺寸及其淬火條件而定,電流頻率 低,鑄件尺寸越小及所要求的硬化層深度越小,則所選擇的功率密度值應越大。具體以見表 13 - 2 - 2。

    13 - 2 - 2 感應加熱設備允許的最大加熱面積和功率密度


    允許的最大加熱面積/ cm2

    功率密度/ kw·cm - 2

    同時加熱

    連續加熱

    同時加熱

    連續加熱

    鑄件

    設備

    鑄件

    設備

    中頻 100kw 2 . 5 - 8kHz

    125

    80

    0 . 5

    0 . 8

    0 . 8

    1 . 25

    中頻 200kw 2 . 5 - 8kHz

    250

    100

    0 . 5

    0 . 8

    1 . 28

    2 . 0

    高頻 60kw 250kHz

    54

    27

    0 . 5

    1 . 1

    1 . 0

    2 . 2

    高頻 100kw 250kHz

    90

    45

    0 . 5

    1 . 1

    1 . 0

    2 . 2

    注:1 . 表中數據適用于感應器高度小于 15mm 的情況。

    2 . 鑄件的功率密度指鑄件加熱時單位面積上所需要的電功率。

    3 . 設備的功率密度指鑄件加熱時單位面積上設備所供給的電功率。


    3) 感應加熱溫度和時間的選擇:鑄件表面加熱溫度應根據材質、原始組織和相變 間的加熱速度確定。感應加熱時,在較寬的溫度區間均可得到良好的組織。因此,可 以在不變電參數的情況下,選擇不同的加熱時間或在不變的加熱時間下,選擇不同的功


    密度來調節硬化層的深度。

    2 . 火焰淬火 火焰淬火是利用氧乙炔或其他可燃氣體火焰對鑄件表面進行加熱, 并快速冷卻的工藝?;鹧娲慊鹂墒硅T件表面獲得高的硬度和耐磨性,從而提高鑄件的力

    學性能,延長使用壽命。

    火焰淬火的加熱方式是采用火焰噴嘴?;鹧娲慊鹁哂需T件畸變小,表面清潔,一般 無氧化、脫碳現象等優點?;鹧娲慊鸱ǖ膬炄秉c見表 13 - 2 - 3。

    火焰的特性:氧 - 乙炔焰有中性火焰、碳化火焰和氧化火焰?;鹧娣盅嫘膮^、內焰區

    及外焰區三層?;鹧娲慊饡r選用氧化焰是最有效的。但也應根據鑄件的材料和形狀而 靈活選擇。選用氧化焰較中性焰的優點是比較經濟和表面過熱的危險小。

    經火焰淬火后的鑄件應及時回火,一般回火溫度為 180 ~ 220℃,大型鑄件也可采用自回火方式。制定火焰淬火工藝應考慮的項目主要有:火焰特性;焰心與工件表面的間

    距及噴嘴與工件的相對速度;燃氣的種類和消耗量;淬火方法和介質及周期;淬火和回火 的溫度等。

    13 - 2 - 3 火焰淬火的優缺

    特 點

    缺 點

    1 . 設備簡單,投資費用低,維修方便,便于推廣

    2 . 方法靈活,適用鋼種廣泛,尤其適于多品種量少的鑄鋼件表面淬火

    3 . 對于中、小型鑄鋼件可實現整體淬火或實現深層表面淬火,不需另建爐子,比較經濟

    4 . 火焰淬火設備可以做成移動式,可處理大尺寸和重量的鑄鋼件

    5 . 有選擇硬化層深度2 ~ 10mm的可能性,并具有較平緩的硬度過渡層

    1 . 加熱溫度不易控制,噪聲大,勞動條件差

    2 . 操作中需使用有爆炸危險的混合氣體

    3 . 質量控制與操作者的技術水平關系密切

    4 . 薄壁鑄鋼件或過薄的硬化層小于 1mm較難實現火焰淬火