箱式爐及鹽浴爐中的快速加熱參數及實例

機械工業出版社《實用熱處理技術及應用》

　　隨著我國機械工業的迅猛發展和技術水平日益提高，各行業對機械產品的使用性能、可靠性及使用壽命提出了更高要求。熱處理是確保機械產品的使用性能、可靠性及使用壽命的重要工序。為了充分發揮熱處理技術的作用,指導熱處理工作人員規范操作、正確操作，更好地解決熱處理生產中的實際問題，我們編寫了這本《實用熱處理技術及應用》。

　　《實用熱處理技術及應用》全面系統地介紹了各種熱處理技術，并以豐富的實例闡述了各種熱處理技術的應用。內容包括：熱處理基礎工藝及應用、熱處理裂紋和變形、整體熱處理先進工藝拓展應用、多元共滲化學熱處理工藝及其應用、熱處理設備的操作和維護保養、熱處理現場檢驗技術及其應用。本書概念清晰，實例豐富，圖文并茂，實用性強。

　　《實用熱處理技術及應用》由機械工業出版社出版。

　　一 機械零件在箱式爐中快速加熱

　　1. 箱式爐中快速加熱參數的確定

　　（1）爐溫的確定 在箱式爐中采用快速加熱時，考慮電阻絲使用壽命，一般將爐溫規定在920~940℃（電阻絲為鉻鎳材料）、940～960℃（電阻絲為鐵鉻鋁材料）或960～980℃（電阻絲為含鈮、鉬等合金成分的材料）。

　　（2）裝爐量的確定 裝爐量一般根據爐子功率和使用面積確定。其原則是：首批工件裝爐前爐壁表面已達到規定溫度，且每次裝爐后爐溫均能很快恢復到規定溫度。如果裝爐量過大與爐子功率不匹配，將導致爐溫長時間不能恢復，影響時間計算的準確性。大批生產時，可“化整為零”分批連續進行。

　　（3）加熱時間的確定 快速加熱時間，一般根據工件截面有效尺寸進行計算，并結合實際情況及以往經驗確定。

　　 1）單件快速加熱的時間，可按下式計算：

　　 t=ad （4-1）

　　式中 t ——快速加熱時間（s）；

　　 a——快速加熱時間系數（s/mm）；

　　 d——工件的有效直徑或厚度（mm）。

　　 在箱式爐中，工件有效直徑或厚度小于100mm，快速加熱時間系數a為25～30s/mm；工件有效直徑或厚度大于100mm，快速加熱時間系數a為20～25s/mm。按式（4-1）計算出快速加熱時間，應根據確定的爐溫高低適當調整，并通過工藝驗證最后確定。

　　2）零件批量生產時，快速加熱時間除按式（4-1）計算外，應根據裝爐量（m）、裝爐密度及擺放方式另附加一定時間：m＜1.5kg時，不附加時間；m= 1.5～3.0kg時，附加15.30s；m=3.0～4.5kg時，附加30～40s；m=4.5～6.0kg時，附加40～55s。

　　2. 快速加熱舉例

實例l 機車車輛彈簧的快速加熱淬火。用直徑為φ32mm的55Si2鋼條熱卷制的機車車輛圓簧，要求硬度為40～45HRC。快速加熱淬火和回火操作過程：在960～980℃溫度下加熱12min（按加熱系數20～25s/mm計算）后浸入油中冷卻。經480～500℃、60min回火空氣冷卻。

　　處理結果：淬火后同爐試棒（同種材料、同種規格）的金相組織為細針馬氏體；表面脫碳層深度由原來普通加熱的0.5mm降低0.1mm左右；硬度和彈性均合格。

　　實例2 汽車羊角軸的快速加熱淬火。圖4-2所示為40CrMoA鋼制作的汽車羊角軸。要求硬度為25～30HRC。

操作過程：在960～980℃爐中加熱18min（以φ52mm為基數，加熱系數取21s/mm），立即在油中冷卻。經540～560℃、120min回火后浸入水中冷卻。

處理結果：淬火后試樣金相組織為馬氏體+托氏體；硬度為49～50HRC。回火后硬度為27～30HRC。同爐試棒抗拉強度為830～840MPa；沖擊韌度為117J/cm2。

　　值得指出，端部螺紋淬火前用石棉繩包扎好，或者熱處理后再進行加工。

　　二 工模具在鹽浴爐中快速加熱

　　1．鹽浴爐中快速加熱參數的確定

　　 一般將鹽浴爐爐溫確定在950～980℃。其快速加熱時間可按式（4-1）計算，其中，鹽

　　浴爐中快速加熱時間系數a按以下規定選取：

　　1）對于滲碳件和碳素工具鋼，工件有效直徑或厚度小于10mm，快速加熱時間系數a取6～7s/mm；工件有效直徑或厚度大于10mm，快速加熱時間系數a取3～6s/mm。

　　2）對于碳素結構鋼和合金工具鋼，工件有效直徑或厚度小于10mm，快速加熱時間系數a取7～9s/mm；工件有效直徑或厚度大于10mm，快速加熱時間系數a取6～8s/mm。

　　按式（4-1）計算出快速加熱時間，應根據實際情況和以往經驗進行適當調整，并進行工藝試驗最后確認。

　　如果批量生產，鹽浴爐中快速加熱的附加時間，可參考箱式爐中快速加熱的附加時間。

　　2. 工模具快速加熱舉例

　　實例1 彈性夾頭的快速加熱淬火。圖4-3所示用T8A鋼制作的彈性夾頭，硬度要求：A夾緊部分58～60HRC；B彈性部分42~44HRC。操作過程如下：

　　1）鹽浴溫度為960～980℃。將彈性夾頭A部分，浸入鹽浴中加熱12s（見圖4-4a）；繼續將B部分也浸入鹽浴，再加熱1.5min后取出進行冷卻（見圖4-4b）。　

　　2）首先將A部分在鹽水中冷卻6s后，將整體轉入油中冷卻。

　　 3）在160～180℃回火1.5h后空冷到室溫，轉精磨工序。

　　4）在A端鑲入脹口銷后，將B部分浸入500℃的低溫浴爐中回火1.5min（見圖4-4c），空冷到室溫。

　　實例2 圖4-5a所示為，F10A鋼制作的成形模，要求硬度58～6.2HRC；變形量不大于0.02mm。操作過程如下：

　　1）將各孔用石棉堵塞好。

　　2）在960～980℃加熱4min。

　　3）按圖4-5b所示方向浸入水中冷卻10s后轉油中冷卻。

　　4）在160～180℃回火60min后空冷到室溫。

　　處理結果：硬度和變形量均合格。