先進(jìn)淬火工藝

1、先進(jìn)淬火工藝概述 戴培元 楊凱 黃超Contents淬火概念1傳統(tǒng)淬火工藝2真空高壓氣冷淬火3其他先進(jìn)淬火工藝4淬火 概念： 淬火是指將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫后以大于臨界冷卻速度的速度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝。目的：1，提高工件的硬度和耐磨性，例如各種刃具，冷作模具。2，賦予工件以需要的綜合機(jī)械性能，例如中碳鋼的調(diào)質(zhì)。3，使工件獲得特殊的物理化學(xué)性能，例如對(duì)用磁鋼進(jìn)行淬火，可以增加其鐵磁性。 傳統(tǒng)淬火傳統(tǒng)淬火淬火方法：單液淬火單液淬火雙液淬火雙液淬火分級(jí)淬火分級(jí)淬火等溫淬火等溫淬火常用淬火介質(zhì)：水水水溶液水溶液礦物油礦物油熔鹽熔鹽熔堿熔堿 傳統(tǒng)淬火存在的問題傳統(tǒng)淬火存在的問題

2、1、氧化和脫碳 使工件的尺寸減小，表面含碳量下降，表面粗糙度增大，還會(huì)嚴(yán)重影響到淬火時(shí)冷卻的速度，造成軟件或硬度不足，耐磨性和疲勞強(qiáng)度下降。2、過熱和過燒 加熱溫度過高或加熱時(shí)間過長，會(huì)引起奧氏體晶粒長大變粗，生成的馬氏體也粗化，這種現(xiàn)象叫做過熱。過熱的工件幾乎不能防止淬火裂紋產(chǎn)生。 在加熱溫度更高的情況下，鋼的奧氏體晶粒進(jìn)一步粗化并產(chǎn)生晶界氧化，甚至晶界熔化，這種現(xiàn)象叫做過燒。產(chǎn)生過燒的工件，性能會(huì)急劇降低。傳統(tǒng)淬火傳統(tǒng)淬火3、軟點(diǎn)和硬度不足 工件或剛才淬火硬化后，表面硬度偏低的小區(qū)域稱為軟點(diǎn)。軟點(diǎn)可用銼刀檢查，容易錯(cuò)動(dòng)的地方就是軟點(diǎn)所在位置。零件進(jìn)入介質(zhì)的方式是造成軟點(diǎn)和硬度不足的重要原因

3、。4、淬火裂紋 淬火裂紋是工件在淬火冷卻過程中產(chǎn)生的裂紋。這種裂紋是工件進(jìn)入冷卻介質(zhì)中不久之后，溫度降低的時(shí)候產(chǎn)生的。最常見的淬火裂紋有縱向裂紋、橫向裂紋、網(wǎng)狀裂紋和應(yīng)力集中裂紋等等。真空高壓氣冷淬火真空高壓氣冷淬火Text in hereText in here 真空高壓氣淬作為一種真空熱處理技術(shù)真空高壓氣淬作為一種真空熱處理技術(shù),起始于二起始于二十世紀(jì)七十年代十世紀(jì)七十年代,它具有油冷淬火、鹽浴淬火不可比擬它具有油冷淬火、鹽浴淬火不可比擬的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn):工件表面質(zhì)量好工件表面質(zhì)量好,無氧化、無增碳無氧化、無增碳;淬火均淬火均勻性好勻性好,工件變形小工件變形小;淬火強(qiáng)度可控性好淬火強(qiáng)度可控性好

4、,冷卻速度能冷卻速度能通過改變氣體壓力和流速進(jìn)行控制通過改變氣體壓力和流速進(jìn)行控制;生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高;無無環(huán)境污染等。環(huán)境污染等。在近三十年時(shí)間內(nèi)在近三十年時(shí)間內(nèi),真空高壓氣淬技術(shù)得真空高壓氣淬技術(shù)得到了迅速發(fā)展、推廣和應(yīng)用到了迅速發(fā)展、推廣和應(yīng)用,特別是隨著淬火壓力的提特別是隨著淬火壓力的提高高,使得真空熱處理的材質(zhì)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大使得真空熱處理的材質(zhì)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大,工件淬火工件淬火硬度和可淬硬尺寸得到了明顯提高。目前硬度和可淬硬尺寸得到了明顯提高。目前,在先進(jìn)的工在先進(jìn)的工業(yè)國家如美國、德國、日本等業(yè)國家如美國、德國、日本等,真空高壓氣體淬火技術(shù)真空高壓氣體淬火技術(shù)已成為高速鋼、高合金模具鋼

5、熱處理的主導(dǎo)工藝。已成為高速鋼、高合金模具鋼熱處理的主導(dǎo)工藝。Text in hereCZQ-120型高壓高流率氣冷真空爐Text in hereText in hereText in here淬火原理： 在氣淬過程中,工件的熱量主要靠循環(huán)氣體的強(qiáng)制對(duì)流傳熱帶走，在其它因素一定的情況下,對(duì)流換熱系數(shù)越大,淬火所經(jīng)歷的時(shí)間越短,冷卻速度越快。影響工件冷卻速度的因素： 主要有淬火氣體壓力、淬火氣體流量、淬火氣體類型、換熱器的換熱能力、爐膛結(jié)構(gòu)和爐膛內(nèi)工件布置方式等。其中對(duì)冷卻速度影響最為顯著的因素是淬火氣體的壓力和流率。Text in here淬火氣體類型對(duì)冷速的影響： 在相同的溫度和壓力下,高壓

6、氣淬所用的淬火氣體密度應(yīng)小,以減小通過淬火回路流動(dòng)時(shí)所需風(fēng)機(jī)功率;比熱應(yīng)大,能從工件上移去更多的熱量;導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)大,以減小氣體流動(dòng)時(shí)對(duì)流傳熱邊界層的熱阻。 四種常用的淬火氣體是氫氣、氦氣、氮?dú)夂蜌鍤? 其冷卻能力依次是氫氣氦氣氮?dú)鈿鍤狻?氫氣有爆炸的危險(xiǎn),工業(yè)熱處理很少使用。氦氣也有很好的性能,但價(jià)格較貴,限制了其使用。最常用的是氮?dú)?價(jià)格較便宜,較易獲得,隨著工件對(duì)淬火性能要求的提高,已不再能滿足要求。Text in here不同結(jié)構(gòu)的氣流方式Text in here縱橫截面圖PPT模板下載： 行業(yè)PPT模板： 節(jié)日PPT模板： PPT素材下載： PPT圖表下載： 優(yōu)秀PPT下載： PPT教

7、程： Word教程： Excel教程： 資料下載： PPT課件下載： 范文下載： 試卷下載： 教案下載： PPT論壇： 國產(chǎn)真空高壓氣淬設(shè)備所面臨的主要問題：1，設(shè)備性能有待穩(wěn)定,使用壽命有待提高2，風(fēng)機(jī)消耗功率過大,使用效率有待提高3，換熱器換熱性能差,換熱效率有待提高PPT模板下載： 行業(yè)PPT模板： 節(jié)日PPT模板： PPT素材下載： PPT圖表下載： 優(yōu)秀PPT下載： PPT教程： Word教程： Excel教程： 資料下載： PPT課件下載： 范文下載： 試卷下載： 教案下載： PPT論壇： 1，新型真空高壓氣淬設(shè)備的開發(fā)，新型真空高壓氣淬設(shè)備的開發(fā)開發(fā)研制氣淬壓力大于10 bar的

8、超高壓氣淬設(shè)備；開發(fā)研制雙室真空高壓氣淬設(shè)備2，真空高壓氣淬工藝過程的改進(jìn)，真空高壓氣淬工藝過程的改進(jìn)低溫對(duì)流輻射加熱系統(tǒng)等溫分級(jí)淬火控制系統(tǒng)3高壓氣淬系統(tǒng)的理論研究高壓氣淬系統(tǒng)的理論研究低溫對(duì)流輻射加熱系統(tǒng)等溫分級(jí)淬火控制系統(tǒng)爐區(qū)內(nèi)氣體溫度場(chǎng)的模擬計(jì)算換熱器換熱能力計(jì)算風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算國內(nèi)真空高壓氣淬技術(shù)和設(shè)備的研究方向：Text in here其他先進(jìn)淬火工藝其他先進(jìn)淬火工藝一、激光淬火： 激光淬火是利用激光將材料表面加熱到相變點(diǎn)以上，隨著材料自身冷卻，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而使材料表面硬化的淬火技術(shù)。 優(yōu)點(diǎn)：1淬火硬度比常規(guī)方法高、淬火層組織細(xì)密、強(qiáng)韌性好。2激光加熱速度快，熱影響區(qū)小，又

9、是表面掃描加熱淬火，即瞬間局部加熱淬火，所以被處理的模具變形很小。幾乎不破壞表面粗糙度。3激光束發(fā)散角很小，具有很好的指向性，能夠通過導(dǎo)光系統(tǒng)對(duì)模具表面進(jìn)行精確的局部淬火。4激光淬火清潔、高效，不需要水或油等冷卻介質(zhì)。Text in hereText in here發(fā)展現(xiàn)狀： 激光淬火廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、紡織機(jī)械、重型機(jī)械、精密儀器的制造等；在諸多的應(yīng)用中，尤以在汽車制造業(yè)內(nèi)的應(yīng)用最為活躍、創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大。在許多汽車關(guān)鍵件上，如缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、排氣閥、閥座、搖臂、鋁活塞環(huán)槽等幾乎都可以來用激光熱處理。 華中理工大學(xué)和武漢重型機(jī)床廠等聯(lián)合研制的多用途數(shù)控五軸聯(lián)動(dòng)激光加工系統(tǒng)，是多功

10、能、綜合性的機(jī)光電一體化設(shè)備，能完成平面和三維曲面的激光加工。 西安理工大學(xué)的機(jī)械自動(dòng)化研究所研制成五軸數(shù)控多功能激光加工機(jī)床H。其控制部分采用美國Text in hereDelta公司生產(chǎn)的8軸Pmac控制卡，可以實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)，能夠滿足復(fù)雜型面的切割、焊接以及表面淬火功能對(duì)運(yùn)動(dòng)的要求。 清華大學(xué)機(jī)械系激光加工研究中心開發(fā)研制成功了一種基于工業(yè)Pc的開放式多功能激光加工數(shù)控統(tǒng)，可以通過自動(dòng)編程將激光加工的圖形自動(dòng)轉(zhuǎn)化成加工代碼，據(jù)稱，該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于激光割、焊接和淬火工藝。發(fā)展趨勢(shì)1.優(yōu)化激光淬火工藝參數(shù)，提高淬火質(zhì)量和效率2.積極采取措施，提高生產(chǎn)效率開發(fā)高效的激光吸收涂料應(yīng)用吸收率高的激

11、光二、等離子淬火：二、等離子淬火： 等離子弧表面淬火是應(yīng)用等離子束將金屬材料表面加熱到相變點(diǎn)以上,隨著材料自身的冷卻,奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體,在表面形成由超細(xì)化馬氏體組成的硬化帶,具有比常規(guī)淬火更高的表面硬度和強(qiáng)化效應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 用等離子弧熱源進(jìn)行表面淬火具有與激光淬火相同的一些優(yōu)點(diǎn),更具有激光淬火無法比擬的顯著優(yōu)點(diǎn)： 1.等離子弧表面淬火設(shè)備只需在普通應(yīng)用的等離子弧發(fā)生器的基礎(chǔ)上作些改進(jìn)即可實(shí)現(xiàn)表面淬火要求,在技術(shù)上、制造上都很容易實(shí)現(xiàn)。而目前國內(nèi)只能生產(chǎn)功率較低的激光表面淬火設(shè)備,限制了激光表面淬火技術(shù)的應(yīng)用范圍。2.在激光淬火前,工件需進(jìn)行磷化即黑化處理,以提高光的吸收系數(shù),這樣就增加了

12、淬火工序,并且,黑化質(zhì)量對(duì)激光熱處理的效果影響很大,而等離子表面淬火不需類似的工序即可完成。3.由于技術(shù)和設(shè)備的原因,目前激光器的工業(yè)效率（即電光能量轉(zhuǎn)換效率）很低,不超過15%,而等離子弧表面淬火設(shè)備的熱效率要高出許多。4.激光表面淬火設(shè)備的價(jià)格昂貴,體積龐大,對(duì)操作人員的技術(shù)要求高, 造成安裝場(chǎng)地要求高,生產(chǎn)成本高,而等離子弧表面淬火設(shè)備價(jià)格便宜,體積小,降低了生產(chǎn)成本。5.由于激光設(shè)備的原因,激光淬火在內(nèi)孔表面等部位的淬火長度受到限制,等離子弧表面淬火通過采用合適的工裝,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)深孔表面強(qiáng)化。缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 等離子弧表面淬火外部影響因素很多,在淬火過程中都需要控制,對(duì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的淬火工藝增加了難度。等離子弧表面淬火對(duì)于工件的小的局部,窄的溝、槽等表面實(shí)現(xiàn)比較困難,而且,硬化層深度較淺,有一定的應(yīng)用限制。發(fā)展現(xiàn)狀：等離子弧被作為種新的能量熱源是在本世紀(jì)二十年代被實(shí)際應(yīng)用的,七十年代得到了發(fā)展,在這個(gè)時(shí)期被實(shí)際應(yīng)用在了焊接、切割、噴鍍業(yè)領(lǐng)域。八十年代出現(xiàn)了等離子弧切削,同時(shí)，激光表面淬火技術(shù)的迅速發(fā)展及其高成本的條件