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选用热处理工艺材料实现少无氧化加热的实践

来源:未知 佚名 2019-04-29 浏览
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  一、前言:

  少无氧化热处理是热处理工作者的追求,是热处理现代化生产发展趋势。

  当今热处理少无氧化技术发展迅速,以真空加热设备和可控气氛保护加热就技术辅以计算机控制已在热处理行业用于大批量和流水线生产。取得稳定的产品质量和良好的经济效益。

  实现从工艺装备现代化的热处理必须从基础设施建设、设备的购制、安装、调试、人员培训等需投入大量资金。许多中小企业难以承担。热处理生产过程会遇到许多产品,有的是大型构建或大型工模具,真空加热炉和可控气氛炉的加热室难以容纳,还有的是具有一定批量而又有严格技术要求的加工件,如何保障上述工件能实现少无氧化加热,选择少无氧化保护加热工艺材料来满足技术要求是唯一的技术措施,少无氧化工艺材料近几十年也发展很快,种类很多。这就要结合工艺,依据工件技术要求有比较、合理的选择热处理少无氧化工艺材料。

  二、“钢铁加热保护剂”

  本文介绍的“钢铁加热保护剂”是适用于热处理工艺过程的一种防控工件氧化,防止产生脱碳的工艺材料,易于适用,防氧化效果明显。

  1967年用于生产后,由于多种因素并未推广适用,直到1990年在北京地区及周边逐步扩散应用。

  “钢铁加热保护剂”是在钢铁制品加热过程有防氧化,防脱碳作用而定名的。其为水基材料,应用过程适合于热处理的工艺机制,一般只要具备热处理入门知识的操作人员即可顺利掌握。说其适用热处理工艺机制,即炉温达到动议温度,工件入炉后随即将其喷、泼、浸、投方式注入炉内即可,滴注、涂刷亦可,适用方便,随意。

  “钢铁加热保护剂”是无毒、无嗅,可长期储存,使用量少,性价比高的热处理工艺材料。RX-45-9箱式电阻炉只需一次随工件投入50ml左右,而RX-75-9箱式电阻炉或以RT-105-9台车式电阻炉一次只需投入约80-100ml即可。当投入后后,从炉缝溢出淡淡烟雾说明加热室已充满防护物质、工件在数分钟即可形成一层防护罩膜,只要不损坏罩膜,工件就能实现少无氧化保护加热的效果。当淬火或出炉后,若膜不破坏依旧有防护作用,若需清除此膜,工装轻轻一碰即掉,或吹气、吹风、拂扫即轻易除膜,由于其膜极薄不影响冷却效果,在淬火时不影响冷却烈度,可获较高淬硬表面。在正火时又可在不同风冷条件下获得理想晶粒组织。其膜对淬火介质不构成污染,可沉淀清理或过滤清除。

  1、40Cr 钢连杆正火+调质工艺:

  加热工艺:840℃×4h

  加热设备:RX-100-9箱式和RT-150-9台车式电阻炉实现少无氧化加热。

  技术要求:40Cr钢制连杆热锻成型已造成表面脱碳0.30mm,协作方要求热处理后脱碳层≯0.30mm。

  热处理有两道工序,正火+调质,生产中发现正火后脱碳为0.35mm,再经调质工序脱碳层达0.40mm已超出协作方的要求。

  该厂热处理设备仅有RX-100-9箱式电阻炉和RT-150-9台车式电阻炉,无法胜任协作方技术要求。

  经采用“钢铁加热保护剂”将工件堆放在工装箱700×400×300mm平均每箱可装100-120件,每炉可装4-5箱,投入剂量每次100-200ml,最后满足协作方技术条件,脱碳层控制在0.30mm以内。

  2、交叉支撑组成正火工艺:

  材质:QCZ105-71C

  单重:50.76

  技术要求:杆体与定位座环焊缝进行正火热处理,热影响区晶粒度≤6.5,杆体脱碳层深度≯0.2mm。

  加热设备:RT-320-9台车式电阻炉(四台)

  工装:每个工装100件交叉杆每炉二个工装(共计200件)

  工艺过程:

  为防止工件管壁内外表面氧化脱碳,采用将工件浸渍后装卡在工装上,当炉温到温后再将工装吊入台车上,每炉两个工装(200件交叉杆),关炉门前再投入250ml保护剂,出炉后由2-4台轴流风机强制冷却控制质量满足技术条件,实现大批量生产。该项目曾选择书中工艺材料,经工艺试验最后选定“钢铁加热保护剂“,分析原因:能保证正火风冷后晶粒度和防脱碳的条件,因防护罩膜极薄不妨碍风冷效果,再有浸渍可达到管内外表面均可实现防护,同时操作简单,易于工人掌握。

  3、承载容器的热处理

  材料:34CrMo4

  工艺温度:870℃

  保温时间:2小时

  淬火介质:水

  回火温度:640℃×3小时

  技术要求:HB218-300

  抗拉强度:≥850Mpa

  屈服强度:≥735Mpa

  延伸率:≥20%

  原热处理工艺无法解决容器内壁产生的脱碳和氧化物,专设清理工序清除内表面氧化但效果不理想。经采用喷枪向容器内壁喷注“钢铁加热保护剂”有效防止容器的表面氧化脱碳还省略了内壁清理的繁重的劳动。罐状的容器膛大口小采用喷砂,抛丸清理工艺不好实施,而手工清理内腔氧化物是笨重的体力劳动,功效极低是得不偿失的工作,采用“钢铁加热保护剂”保护加热无氧化现象也省略了内腔清理工序,即提高产品质量又提高工作效率。

  4、大型GCr15钢质轧辊淬火防氧化脱碳的应用:

  工件:GCr15钢轧辊直径500×400mm(最大的直径900重量2吨)。加工设备:RT-350-9台车式电阻炉(炉子长4m宽1.2m高0.8m)。

  工艺温度:840℃×6小时

  选用“钢铁加热保护剂”一次性采用拨入500ml,经实施保护加热,淬火后硬度可控制HRC62-63,生产实践数年产品质量稳定。

  5、60Si2Mu弹簧片

  工件名称:

  弹簧片厚度0.8×68×20mm

  加热温度:840℃

  保热时间:5min分

  由于采用盐炉和采用真空加热均未达到技术条件,采用RX-30-9箱式电阻炉,并自制小铲型工装数只,将工件浸过“钢铁加热保护剂”加热,或入炉后再喷入保护剂加热均可获得理想的淬硬效果。

  6、将不同材料制作的不同类别工模具、结构零件、小型零件在同一炉中加热,分别淬火。如下三种零件

  5CrMnMo 热作膜 直径240×300mm 保温时间:6小时

  45钢模套400×200×100mm 保温时间:2小时

  40Cr销轴 直径28×150mm 保温时间:50分钟

  加热温度:840℃

  三类工件同时入炉,喷入“钢铁加热保护剂”按不同时间分三次出炉淬火可实现加热保护,加热时间重叠可以提高工效,质量可以得到控制。

  三:小结:

  1、“钢铁加热保护剂”经不同类型生产厂多年应用,实践证明适用空气加热介质炉的少无氧化保护加热的热处理工艺材料。

  2、应用范围广泛适用不同材质和不同类型工件,可通过技术措施广泛应用。

  3、采用钢铁加热保护剂可提高产品质量,减轻劳动强度,提高工作效率。

  4、钢铁加热保护剂无毒、无公害、便于储存、运输、管理使用,提高工作效率。

  5、钢铁加工保护剂经多年生产验证,是一种性价比高,经济实用,节能,高效,是确保热处理品质控制的工艺材料。

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