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箱式炉及盐浴炉中的快速加热参数及实例 |
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作者：马伯龙 王建林 来源：机械工业出版社《实用热处理技术及应用》 |
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随着我国机械工业的迅猛发展和技术水平日益提高，各行业对机械产品的使用性能、可靠性及使用寿命提出了更高要求。热处理是确保机械产品的使用性能、可靠性及使用寿命的重要工序。为了充分发挥热处理技术的作用,指导热处理工作人员规范操作、正确操作，更好地解决热处理生产中的实际问题，我们编写了这本《实用热处理技术及应用》。
《实用热处理技术及应用》全面系统地介绍了各种热处理技术，并以丰富的实例阐述了各种热处理技术的应用。内容包括：热处理基础工艺及应用、热处理裂纹和变形、整体热处理先进工艺拓展应用、多元共渗化学热处理工艺及其应用、热处理设备的操作和维护保养、热处理现场检验技术及其应用。本书概念清晰，实例丰富，图文并茂，实用性强。
《实用热处理技术及应用》由机械工业出版社出版。
一 机械零件在箱式炉中快速加热
1. 箱式炉中快速加热参数的确定
（1）炉温的确定 在箱式炉中采用快速加热时，考虑电阻丝使用寿命，一般将炉温规定在920~940℃（电阻丝为铬镍材料）、940～960℃（电阻丝为铁铬铝材料）或960～980℃（电阻丝为含铌、钼等合金成分的材料）。
（2）装炉量的确定 装炉量一般根据炉子功率和使用面积确定。其原则是：首批工件装炉前炉壁表面已达到规定温度，且每次装炉后炉温均能很快恢复到规定温度。如果装炉量过大与炉子功率不匹配，将导致炉温长时间不能恢复，影响时间计算的准确性。大批生产时，可“化整为零”分批连续进行。
（3）加热时间的确定 快速加热时间，一般根据工件截面有效尺寸进行计算，并结合实际情况及以往经验确定。
1）单件快速加热的时间，可按下式计算：
t=ad（4-1）
式中 t ——快速加热时间（s）；
a——快速加热时间系数（s/mm）；
d——工件的有效直径或厚度（mm）。
在箱式炉中，工件有效直径或厚度小于100mm，快速加热时间系数a为25～30s/mm；工件有效直径或厚度大于100mm，快速加热时间系数a为20～25s/mm。按式（4-1）计算出快速加热时间，应根据确定的炉温高低适当调整，并通过工艺验证最后确定。
2）零件批量生产时，快速加热时间除按式（4-1）计算外，应根据装炉量（m）、装炉密度及摆放方式另附加一定时间：m＜1.5kg时，不附加时间；m= 1.5～3.0kg时，附加15.30s；m=3.0～4.5kg时，附加30～40s；m=4.5～6.0kg时，附加40～55s。
2. 快速加热举例
实例1 机车车辆弹簧的快速加热淬火。用直径为φ32mm的55Si2钢条热卷制的机车车辆圆簧，要求硬度为40～45HRC。快速加热淬火和回火操作过程：在960～980℃温度下加热12min（按加热系数20～25s/mm计算）后浸入油中冷却。经480～500℃、60min回火空气冷却。
处理结果：淬火后同炉试棒（同种材料、同种规格）的金相组织为细针马氏体；表面脱碳层深度由原来普通加热的0.5mm降低0.1mm左右；硬度和弹性均合格。
实例2 汽车羊角轴的快速加热淬火。图1所示为40CrMoA钢制作的汽车羊角轴。要求硬度为25～30HRC。
操作过程：在960～980℃炉中加热18min（以φ52mm为基数，加热系数取21s/mm），立即在油中冷却。经540～560℃、120min回火后浸入水中冷却。
处理结果：淬火后试样金相组织为马氏体+托氏体；硬度为49～50HRC。回火后硬度为27～30HRC。同炉试棒抗拉强度为830～840MPa；冲击韧度为117J/cm2。
值得指出，端部螺纹淬火前用石棉绳包扎好，或者热处理后再进行加工。
图1 汽车羊角轴
二 工模具在盐浴炉中快速加热
1．盐浴炉中快速加热参数的确定
一般将盐浴炉炉温确定在950～980℃。其快速加热时间可按式（4-1）计算，其中，盐浴炉中快速加热时间系数a按以下规定选取：
1）对于渗碳件和碳素工具钢，工件有效直径或厚度小于10mm，快速加热时间系数a取6～7s/mm；工件有效直径或厚度大于10mm，快速加热时间系数a取3～6s/mm。
2）对于碳素结构钢和合金工具钢，工件有效直径或厚度小于10mm，快速加热时间系数a取7～9s/mm；工件有效直径或厚度大于10mm，快速加热时间系数a取6～8s/mm。
按式（4-1）计算出快速加热时间，应根据实际情况和以往经验进行适当调整，并进行工艺试验最后确认。
如果批量生产，盐浴炉中快速加热的附加时间，可参考箱式炉中快速加热的附加时间。
2. 工模具快速加热举例
图2 弹性夹头
实例1 弹性夹头的快速加热淬火。图2所示用T8A钢制作的弹性夹头，硬度要求：A夹紧部分58～60HRC；B弹性部分42~44HRC。操作过程如下：
1）盐浴温度为960～980℃。将弹性夹头A部分，浸入盐浴中加热12s（见图3a）；继续将B部分也浸入盐浴，再加热1.5min后取出进行冷却（见图3b）。 
图3 弹性夹头热处理过程示意图
2）首先将A部分在盐水中冷却6s后，将整体转入油中冷却。
3）在160～180℃回火1.5h后空冷到室温，转精磨工序。
4）在A端镶入胀口销后，将B部分浸入500℃的低温浴炉中回火1.5min（见图3c），空冷到室温。
实例2 图4a所示为，F10A钢制作的成形模，要求硬度58～6.2HRC；变形量不大于0.02mm。操作过程如下：
1）将各孔用石棉堵塞好。
2）在960～980℃加热4min。
3）按图4b所示方向浸入水中冷却10s后转油中冷却。
4）在160～180℃回火60min后空冷到室温。
处理结果：硬度和变形量均合格。
图4 成型模
以上内容节选于机械工业出版社出版的《实用热处理技术及应用》
作者：马伯龙 王建林 编著
书号：978-7-111-25819-3
定价：39.00元
图书内容咨询电话：010-88379082010-88379405
图书购买网站：www.golden-book.com(end)
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(5/19/2009) |
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