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國外熱處理技術(shù)及熱處理設(shè)備

查看：1282 　發(fā)稿日期：2016-01-13 17:01:16

1.熱處理技術(shù)現(xiàn)狀（1）推廣應(yīng)用高壓氣冷淬火國外的熱處理廠家非常重視熱處理過程中的冷卻。根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)和工藝要求，可進(jìn)行慢速冷卻、油淬冷卻、一次性氣淬冷卻等。快速氣氛循環(huán)冷卻采用向冷卻室噴射高壓氣體，由計算機(jī)控制流速和流量的變化，以達(dá)到在特定時間內(nèi)冷卻速度，從而實現(xiàn)熱處理過程中所要求的冷卻曲線，確保零件的熱處理質(zhì)量。以前采用氣淬方式冷卻的淬火氣體有氮氣、氦氣等，現(xiàn)在用空氣強(qiáng)烈噴射，使工件在極快速度下冷卻，淬火后表面僅有極薄的氧化色膜，呈灰白色，零件色彩依然美觀，而節(jié)約大量氮氣和惰性氣體，使熱處理成本進(jìn)一步下降。真空低壓滲碳與高壓氣淬相結(jié)合是當(dāng)今一種先進(jìn)的滲碳淬火工藝，它具有滲碳速度快、碳化物組織優(yōu)良、淬火開裂和變形小、節(jié)約能源和滲碳劑原料、滲碳零件表面質(zhì)量好、并有利于環(huán)保等特點。（2）熱處理設(shè)備采用油冷風(fēng)機(jī)冷卻、熱交換器冷卻、淬火油槽冷卻等所有需冷卻的裝置，全部采用油封式自冷，全面取代水冷循環(huán)系統(tǒng)，整個熱處理爐不用任何冷卻水。例如，熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)冷卻：將原水冷套進(jìn)出水管改用油管引出，接近風(fēng)機(jī)處放一個直徑為102mm的小油箱，油冷卻系統(tǒng)全封閉，當(dāng)風(fēng)機(jī)軸承有熱量增加時，被加熱的油比重小，自然向上浮起，引起油自然循環(huán)。在小油箱存油量和自然散熱的情況下，熱油被冷卻后又加入循環(huán)，達(dá)到在不耗油又不需要動力的條件下完全取代水冷。淬火油槽板式換熱器中的水換成冷卻油，冷卻油受到熱油的熱交換而被升溫，油比重的變化引起冷卻油的自身循環(huán)，在爐頂?shù)挠拖渫饧由仙崞浜巷L(fēng)扇的作用，達(dá)到全油冷的效果，節(jié)約大量的冷卻水。（3）滲氮爐上采用氫探頭德國的Ipsen公司已應(yīng)用氫探頭和相應(yīng)的技術(shù)測控滲氮爐內(nèi)的氮勢，以對滲氮的爐氣氛進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，實現(xiàn)滲氮爐的現(xiàn)代化。（4）燃?xì)廨椛涔?目前，歐洲的熱處理設(shè)備已大部分采用燃?xì)廨椛涔埽褂锰烊粴饧訜�。燃�(xì)饧訜峒夹g(shù)和裝備在歐洲已十分成熟，天然氣燒嘴已有標(biāo)準(zhǔn)系列，由專業(yè)燒嘴廠制造供應(yīng)，并將燃?xì)廨椛涔艿膬?nèi)管由不銹鋼換成陶瓷，延長使用壽命并提高功率。天然氣加熱提高能源利用率，降低生產(chǎn)成本。 2.熱處理變形與預(yù)防方法熱處理變形有兩種類型：一是尺寸的變化，二是零件幾何形狀的變化。熱處理技術(shù)不同，零件尺寸和幾何形狀的變形及防變形方法亦不相同。熱處理加熱奧氏體化過程中，保溫時間越長，溫度越高，則溶入奧氏體的碳越多，馬氏體轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的膨脹越大。冷卻時，馬氏體膨脹最大，上貝氏體次之，下貝氏體和屈氏體的體積變化很小。低溫回火時，馬氏體發(fā)生收縮，收縮量與過飽和的碳含量成正比。在室溫-200℃加熱時，部分殘余奧氏體會轉(zhuǎn)變成馬氏體，出現(xiàn)膨脹。但該膨脹因200℃附近馬氏體發(fā)生分解，因此表現(xiàn)上變化不大。在常規(guī)熱處理中，零件形狀變化的主要原因是熱處理加熱和淬火時發(fā)生的熱應(yīng)力和相變應(yīng)力。加熱速度過快、相對于加熱爐而言零件太大、零件各部分的溫度不同，都會導(dǎo)致熱變形。保溫時，加工的殘余應(yīng)力會發(fā)生釋放而產(chǎn)生變形，零件的自重也會導(dǎo)致變形。冷卻時，由于零件不同部位的冷卻速度不同，會形成熱應(yīng)力而使零件變形。即使冷卻速度相同，冷卻總是表面快，心部慢。因此，先相變的表面使未相變的心部發(fā)生塑性變形。如果材料中存在合金成分的偏析，或者表面脫碳，則相變應(yīng)力更不均勻，更易導(dǎo)致零件變形。另外，如果零件厚薄不均，也會造成冷卻速度不同。在鍛件的熱處理中，減少變形的零件擺放方式，一是盡可能垂直吊掛，二是垂直放在爐底部，三是用兩點水平支撐，支點位置處于全長的三分之一與四分之一之間，四是平放于耐熱鋼工裝上。在零件的冷卻過程中，淬火介質(zhì)的種類、冷卻性能、淬硬性等與變形有關(guān)。冷卻性能的變化可通過改變介質(zhì)的黏度、溫度、液面壓力、使用添加劑、攪拌等進(jìn)行調(diào)節(jié)。淬火油的黏度越高，溫度越高，橢圓形變形越小。在靜止?fàn)顟B(tài)下，變形較小。以下幾種方式可有效降低變形：①鹽浴淬火；②高溫油淬火；③QSQ法；④減壓淬火；⑤一槽三段淬火。鹽浴淬火和高溫油淬火相似，都是在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度處淬火，使馬氏體相變的均勻性增加。QSQ是雙液淬火。減壓淬火是通過降低淬火介質(zhì)的液面壓，從而延長蒸汽膜階段，高溫區(qū)的冷卻速度下降，使零件各部分的冷卻速度均勻。一槽三段淬火結(jié)構(gòu)簡單，首先將零件從淬火溫度油冷至略高于Ms點的溫度，隨后出爐，在氣氛中保持，使零件整體溫度均勻，然后再油冷，使馬氏體相變均勻進(jìn)行，變形的不規(guī)則性得到極大的改善。 3.歐洲先進(jìn)熱處理設(shè)備的特點（1）全自動控制的熱處理生產(chǎn)線為了使工件在生產(chǎn)線上自如地完成整個所要求的熱處理工藝過程，被特定設(shè)計的連續(xù)爐相互連接溝通。爐膛內(nèi)可多方位貫通，并可使工件料筐90℃角轉(zhuǎn)入下道加熱區(qū)或過渡保溫箱，經(jīng)傳送抵達(dá)下一工序或進(jìn)入冷卻室冷卻。這種爐體結(jié)構(gòu)和傳送裝置都具有相當(dāng)高的水平。以可控氣氛箱式爐為例，為滿足滲碳、碳氮共滲、氮碳共滲、淬火或光亮淬火、等溫淬火等熱處理工藝的實施，料盤和料架上的工件以冷鏈驅(qū)動的方式自動送入、通過和送出爐膛，在各自的爐子中完成所要求的工藝。箱式爐與相應(yīng)的計算機(jī)輔助測量、控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)連用，形成各個獨立的模塊單元，易于相互連接，構(gòu)成完善、靈活、組合式自動熱處理系統(tǒng)。（2）高壓氣淬密封箱式爐和多室貫通式密封箱式爐高壓氣淬密封箱式后室為密封箱式爐結(jié)構(gòu)，前室進(jìn)行高壓氣淬。工件在后室保護(hù)氣氛中無氧化加熱或在滲碳?xì)夥罩袧B碳，在前室進(jìn)行無氧化光亮淬火。后室爐襯為氧化鋁和保溫陶瓷纖維，發(fā)熱元件為臥式并聯(lián)電熱輻射管，頂置爐內(nèi)熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，保護(hù)氣氛可采用甲醇或氮氣；前室中部為工件氣淬室，下部為進(jìn)氣管道，上部為冷卻回風(fēng)熱交換器。前室外側(cè)安裝變頻調(diào)速大功率風(fēng)機(jī)，通過氮氣或氦氣的快速循環(huán)使工件冷卻淬火，淬火冷卻速度可通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)速度控制。經(jīng)高壓氣淬后的工件無氧化、表面呈銀灰色，變形小，避免了油淬后所需的清潔等工序。多室貫通式密封箱式爐由德國的Ipsen公司制造。在前室完成預(yù)熱和滲碳后，工件送入后室淬火，然后直接從后面出爐，減少加熱室的空閑時間，提高工作效率，降低能源消耗。（3）高壓氣淬推桿爐生產(chǎn)線在推桿爐出口端，密封連接高壓氣淬室。工件運(yùn)行到氣淬室時，可采用高壓氦氣或氮氣淬火。為了降低成本，也可采用空氣高壓氣淬，由于淬火時間極短，工件不會出現(xiàn)氧化皮，僅表面呈現(xiàn)淺黑色。（4）安裝有外加熱和風(fēng)冷的離子滲氮爐爐體井式鐘罩結(jié)構(gòu)，WDS爐襯保溫，不銹鋼真空罐罩式單層，外壁安裝三區(qū)三層密閉式發(fā)熱元件，使?fàn)t溫上中下均勻一致。爐體分上中下安裝3臺側(cè)風(fēng)機(jī)，三區(qū)獨立熱風(fēng)循環(huán)送風(fēng)，工作時擋回風(fēng)道封閉，熱風(fēng)只能在爐內(nèi)加熱層內(nèi)循環(huán)，達(dá)到爐溫均勻目的。工藝完成停爐時，回風(fēng)道開啟，冷風(fēng)在上中下三區(qū)同時送入加熱室夾層，使?fàn)t體快速冷卻，很短時間即可出爐。爐底座為連體式雙座，液壓升降立柱在二個底座之間可左右旋轉(zhuǎn)，將爐體提升后旋向另一個已裝好料的底座，這樣一爐雙座，可提高生產(chǎn)效率。

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