淬火工艺

淬火工艺（精选8篇）

淬火工艺 篇1

工艺改进情况概述

挡板BS10-2-1702041采用整体淬火热处理时, 由于此零件属于薄壁件, 散热较快, 淬火后表面硬度经常出现硬度不足的现象, 又由于采用整体热处理加热时间长, 零件变形大, 校正工序复杂, 给生产造成较大压力。

工艺改进为局部高频淬火工艺的优点

(1) 采用局部高频淬火工艺后, 瞬间加热, 热量集中且转移速度快, 淬火后零件表面硬度高且均匀, 解决表面硬度不足的质量缺陷。

(2) 局部高频淬火工艺加热时间短, 零件变形小, 可以省去校正和时效工序, 从而缩短生产周期。

(3) 采用整体热处理, 淬火液使用好富顿G油, 淬火后需要使用清洗机进行清洗, 工艺改为局部高频淬火工艺后, 淬火液使用水溶性的AQ251淬火液, 淬火后不需清洗, 达到节约能源, 清洁生产的目的。

整体热处理和局部高频热处理的工艺比较

整体热处理工艺:

清洗工序时间: (40-60) 分钟

整体热处理回火工序温度和时间: (340±30) ℃, (120-150) 分钟。

校正时效工序温度和时间: (180±10) ℃, (120-150) 分钟。

局部高频淬火热处理工艺:

高频淬火工序电参数:高压:10KV;槽压: (5-7) KV;阳流:栅流=3:6

高频淬火时间:3秒-5秒/6件。

回火工序温度和时间: (360±20) ℃, (90-120) 分钟。

试验过程及数据

根据车间的现有条件, 计算了挡板淬火所需要的机组功率、自行设计制造了挡板淬火感应器和工装夹具。并根据技术通知制定了试生产任务书, 进行了三小批生产试验。

1 BS10-2-1702041挡板的外形尺寸及技术要求 (见图1)

挡板材料:45#表面硬度要求:38-48HRc翘曲要求:≤0.3mm

2 挡板所需机组功率的计算过程

零件处理技术条件:

挡板材料:45#表面硬度要求:38-48HRc翘曲要求:≤0.3mm

(1) 选定机组电流频率:250kHz

(2) 由于挡板需要使用的部位是零件图所示的范围 (距上边缘最小6mm范围)

需要淬火的表面积:SL=6*L*d=8.2*0.8*6=40cm2

(3) 选用高频常用比功率的中限:

p0=1.1KW/cm2, 以实现快速加热。

(4) 由于采用弓型感应器, 6片挡板加热所需功率:

PL=p0×SL=1.1×40=44kw

(5) 根据设备输出功率公式, 计算出实际高频设备输出功率:Pj=PL/ηpηg=44/0.5=88KW。

(6) 定使用GP-100-C3型电子管高频设备供电, 该设备的额定功率PE=100kw, 频率为250k Hz。

3 感应器及工装夹具的设计与制造

根据电磁的邻近效应原理和挡板尺寸要求, 将感应器设计为弓形。为提高生产效率, 设计的工装一次可以加热6片。感应器采用7×7mm的方型紫铜管, 11个直管, 管口倒45度角, 并依次焊接而成。由于焊接部位狭小, 为保证焊口平滑, 因此采用银焊焊接。工装夹具采用电木材料制成。

4 试验数据

高频试验后, 从中选取40件采用型号为HR150A洛式硬度机对挡板局部高频淬火部位进行硬度检验, 用平台和塞尺对挡板端面翘曲量进行检测。数据见表1。

结论及体会:根据以上数据得出采用高压10KV, 槽压输出5-6KV, 时间3-4秒, 淬火硬度均匀, 端面翘曲合格。还需指出的是在弓型感应器的制作上直管间距必须均等, 否则在感应加热时, 由于“临近效应”造成零件受热不均, 淬火硬度不足。

根据实际情况设计制作了高频淬火试验工夹具和感应器, 编制了局部高频淬火试验工艺, 经过三小批试验生产和实验批试车试验, 能够得出以下结论如下:

从加工工艺和产品质量上看BS10-2-1702041挡板局部高频淬火可以满足设计要求, 采用此种工艺:一是单件产品加热时间短, 翘曲变形小, 二是利用AQ251淬火液淬火硬度高而均匀, 不易产生表面软点。

在降低成本方面, 经过工艺改进和设计制作新型感应器和工夹具大大提高了生产效率。原调质工艺生产2600件 (1批) 装料、加热保温、淬火、清洗时间约为6小时, 回火时间为2.5小时, 零件翘曲变形校直工序需3小时, 因此保守计算总工时约需要11.5小时。而改用局部高频淬火工艺后变形小, 可以不进行校直和时效工序, 2600件 (1批) 淬火需要4小时, 回火时间2.5小时, 高频淬回火火共需6.5小时。因此从成本上低于原调质工艺, 从以上两方面的优点看, 挡板局部高频淬火工艺在生产中有较大的应用前景。

摘要：文章对某机型发动机中的挡板局部高频淬火技术和装备做以介绍。挡板工艺改进前采用整体淬火工艺, 但在实际生产过程中由于挡板臂薄散热快, 因此零件表面经常出现硬度不足的现象, 无法满足工艺要求, 而且整体淬火时间长, 零件变形大。采用局部高频工艺后不但可以克服表面硬度不足的缺陷, 而且由于加热时间短, 零件变形小可以省去校正工序, 从而降低了生产成本, 缩短生产周期。

关键词：挡板,整体热处理,局部高频淬火

淬火工艺 篇2

【关键词】亚温淬火；普通淬火；强度；硬度；显微组织

45钢是含碳量为0.45%的优质碳素结构钢，大量用于齿轮、连接杆、蜗杆、活塞、曲轴等零件。但45钢淬透性较低，淬火后有开裂的倾向，那么改善45钢的性能就变得非常重要了[1]。本文对45钢进行了不同温度的亚温淬火与普通淬火及回火处理，经过试验得到45钢的力学性能数据，找出数据间的规律，再经过金相组织观察分析，进而研究亚温淬火和普通淬火对其组织性能是如何影响的，最后找到在实际生产中的最佳热处理工艺。

1. 试验材料及方法

1.1 试验材料

本试验所选用的45钢原始状态为热轧态，直径为12 mm 的棒料，试验所用45钢的化学成分为C：0.45、Si：0.25、Mn：0.67、P：0.03、S：0.03、Ni：0.22、Cu：0.23。

1.2 试验用试样的制备

试验所用试样分别为金相试样、硬度试样、拉伸试样三种。其中金向试样是直径10mm、高度为15mm的圆柱试样，硬度试样是直径10mm、高度为20mm的圆柱试样，拉伸试样是直径为10 mm 的标准拉伸试样。

1.3 试验检测设备

硬度性能检测设备：洛氏硬度计；材料强度性能检测设备：WDW-100万能试验机；金相组织观察设备：金相预磨机、抛光机、MR-5000金相显微镜。

1.4 试验方法

首先把45钢加工成金相试样、硬度试样、拉伸试样，在770 ℃～840 ℃之间，选取770 ℃、790 ℃、810 ℃、840 ℃四组温度分别进行亚温淬火与普通淬火处理。对试验得到的24个试样进行力学性能试验，试验结果取每组温度下三个测量值的平均值。同时得到的五组温度下的4个金相试样，进行金相显微组织观察。

2 .试验结果及分析

2.1 力学性能分析

从表1中我们能够看到，随着淬火温度的升高，45钢的强度、硬度都增加，因为铁素体转逐渐变为了奥氏体，铁素体的含量逐渐变少。在810℃左右淬火时，钢的强度硬度最高，因为显微组织中含少量未溶的铁素体，呈弥散微小颗粒状分布，阻碍了奥氏体晶粒的长大，而由奥氏体转变而来的马氏体就变得比较细小，这样可以弥补因引入铁素体对强度的不利影响[2-3]。当达到840℃的时，强度、硬度又稍微降低了。

2.2 亚温淬火与普通淬火后45钢显微组织及分析

由（a）～（d）中可以看出，在770℃、790℃、810℃、840℃四个温度中，随着淬火温度的升高，45钢组织中铁素体含量逐渐减少，马氏体含量逐渐增多。当淬火温度为790℃时，铁素体在组织中的含量已经很少，仅剩4%左右，剩下的都是马氏体，见图（b）。在810℃时，仅有少量铁素体存于马氏体的组织中，见图（c）。当淬火温度是840℃时，铁素体几乎全部消失，组织中几乎都是马氏体，见图（d）。由图（a）～（d）中可以看出，随着淬火温度的提高，少量弥散分布的铁素体阻碍了奥氏体晶粒的长大，得到了较为细小的板条状马氏体。而晶粒的细化所提高的强度恰巧可以弥补因含有铁素体而导致强度降低，晶粒细小化也会提高45钢的塑、韧性[4-5]。

3 .结论

（1）.在770 ℃、790 ℃、810 ℃、840 ℃五个温度中，随淬火温度的升高，45钢的强度、硬度先增大后减小，在温度为810℃时力学性能为最佳。

（2）.随着淬火温度逐渐的变大，铁素体的形态也发生了变化，大小逐渐变小。未溶的残余铁素体使奥氏体晶粒长大受阻，导致基体组织为细小马氏体组织，提高了45钢的综合力学性能。

参考文献：

[1]李安铭，王向杰，黄丽娟.45钢亚温淬火工艺的研究[J].金属热处 理，2007，32（10）：56-58.

[2]贺睿，李雷，郭世敬等.亚温淬火温度对45钢组织性能的影响[J].材料热处理技术，2010（1）：142-146.

[3]王传雅.钢的亚温淬火[J].金属热处理，1980（2）：1-15.

[4]侯东芳，魏晓红，杜兴锐.45钢亚温淬火组织及性能研究[J].三峡大学学报，2009，31（6）：61-64.

某薄壁轴承环淬火工艺的仿真研究 篇3

某薄壁轴承环是一种新型航天相机的关键零件,其加工精度及装配调试精度会对在轨过程中相机胶片相对于光学镜筒轴心的跳动量(焦深)产生重要影响[1]。然而这种小批量薄壁件制造过程包括装卡、机加、热处理等许多复杂工艺,零件变形难以控制,影响因素排查不明,造成加工后的变形量很容易就会超出工艺要求的变形量范围,难以满足相机应用。此外生产周期长、成品率低、制造成本增加,也造成了相应工艺研究更加棘手,而采用有限元仿真的方法来研究这类薄壁件的加工制作工艺是一种有效手段[2]。

该薄壁轴承环材料为GCr15轴承钢,制造过程中采用的热处理工艺路线为:正火-球化退火-粗车-淬火-深冷处理-回火-半精车-低温时效-精加工-稳定化处理,其中淬火工艺对整个工件的综合变形控制尤为关键[3]。本文试图采用Deform3D金属成型仿真软件对对影响该轴承环淬火质量的因素进行了正交模拟优化和仿真分析,为其制造工艺的试验研究提供理论依据和指导。

1 有限元建模

为了节省计算,根据薄壁轴承环的对称性(如图1所示),取零件的四分之一进行淬火仿真试验,在三维CATIA软件中建立该轴承环的四分之一实体模型,然后导入DEFORM 3D中。采用相对网格划分方法进行有限元网格划分,有限元模型如图2所示,共13652个单元,3412个节点。弹性模量为300MPa,泊松比为0.3。

在热分析过程中,假设轴承环的内外表面及其端面具有相同的表面换热系数,根据现有热处理工艺设定模型的边界条件、初始条件及材料性能后进行有限元分析。进行淬火模拟时,以加热模拟生成的。DB文件为基础设置边界条件,环境温度为定值20℃,假设轴承环的内外表面及其端面的表面换热系数相同,输入换热系数曲线。设置时间增量为5秒,每10步存一次。下面以此模型为基础对薄壁轴承环淬火工艺参数进行正交模拟优化。

2 薄壁轴承环淬火工艺参数优化

淬火过程中,可能对轴承环质量产生影响的因素有加热温度、加热速度、装炉方式等因素。选择炉内三点支撑法进行淬火,淬火介质为20℃的流动油。在盐浴炉中进行加热,正交模拟试验中将不考虑奥氏体化温度、浸透时间及预热因素对薄壁件轴承环淬火变形的影响。根据已有经验和参考文献[4~7],考虑到研究的有效性和省时性,选取正交模拟的因素及水平情况如表1所示。

利用薄壁轴承环的有限元模型,采用L4(23)正交表进行不同水平因素的组合模拟,经过仿真计算,整理数据并计算极差,最终得到对轴承环淬火质量产生影响的因素的主次顺序,进而找到最佳水平组合。结果如表2所示,即最佳水平组为A1B1C1,以5℃/min的加热速度将零件加热到840℃,进行15min保温,使零件内、外部均匀热透之后进行淬火。

3 淬火仿真分析

将优化得到的淬火工艺参数加载到前面的薄膜轴承环有限元模型上进行淬火工艺的仿真分析。从图3~图6中可以看到淬火后的薄壁轴承环零件沿x、y(径向)、z(轴向)三个方向的最大位移以及总位移分别为0.224mm、0.315mm、0.0702mm和0.316mm。轴承环径向正交的两个径向(x及y向)的最大位移值始终为正,而且随着淬火时间慢慢趋于稳定值,最小位移值为零。轴向z方向的最大位移值为正,最小位移值为负,说明轴承环上下端面都有热变形,以上端面为主,总体表现为轴承环圆柱度和端面平面度的变化。从总位移随淬火时间的变化曲线看出,淬火10min后轴承环变形趋于稳定如图7所示。

为了细致观察轴承环内部变形情况,如图2所示,在轴承环的截面上设置三个跟踪点P1、P2、P3。三个跟踪点处的冷却速度情况如图8所示,位移随淬火时间的变化情况如图9所示。轴承环中心温度最高,冷却速率最大,轴承环外边温度较低,冷却速率较慢。大约在475秒(时间步)左右,各点的位移变化趋于定值,且P3(0.314mm)>P2(0.293mm)>P1(0.279mm)。可见轴承环内部材料产生了沿径向由里到外的温度释放过程,轴承环变形也沿着径向逐渐增大。

为了对后续机械加工提供参考,可通过软件后处理得到淬火后轴承环的组织体积分数图(如图10所示),从中可以看到奥氏体、马氏体及贝氏体的转化情况,以及淬火后零件的硬度预测(如图11所示),HRC最大值在62左右,主要分布在轴承环的外壁处。轴承环内侧壁也得到硬度加强,这对于毛坯余量控制和后续切削工艺参数选择提供了理论基础。

4 结论

本文对某新型航天相机的薄壁轴承环进行了淬火工艺的Deform3D正交仿真优化研究,以5℃/min的加热速度将零件加热到840℃,进行15min保温,之后进行20℃随动油中淬火。初步分析结果如下。

1)该薄壁轴承环淬火后的变形总体表现为轴承环圆柱度和端面平面度的变化。

2)轴承环内部材料产生了沿径向由里到外的温度释放过程,轴承环变形也沿着径向逐渐增大。

3)轴承环的内、外壁处最大硬度达HRC 62左右,以外壁为主,为毛坯余量控制和后续切削工艺参数选择提供了理论基础。

摘要：薄壁零件制造过程中的变形控制研究是现代制造领域的重要课题。针对某新型航空相机上薄壁轴承环零件复合制造工艺的复杂性,对该薄壁轴承环(GCr15轴承钢)进行了淬火工艺的Deform 3D仿真研究。根据淬火工艺参数范围列出多因素多水平的正交实验表,进行不同的试验组合模拟试验,分析影响淬火质量因素的主次关系并优化出最佳水平条件:以5℃/min的加热速度将零件加热到840℃,保温15min后在20℃流动油中淬火冷却。最后对该优化条件下的薄壁轴承环进行了淬火变形仿真分析,获得了淬火变形影响规律以及较好的淬火质量,为轴承环的后续机加试验研究奠定了理论基础。

关键词：薄壁轴承环,淬火,仿真,Deform 3D

参考文献

[1]张乐园.加工高精度薄壁GCr15钢镜筒的工艺分析[J].机械工程师,2008,11:149-150.

[2]石广丰,王景梅,宋林森,等.薄壁零件的制造工艺研究现状[J].长春理工大学学报(自然科学版).2012,35(1):68-72.

[3]清水信善,福田省夫.轴承套圈淬火引起的尺寸变化[J].国外轴承热处理.洛阳轴承研究所,1980.

[4]吴惠英.预正火对GCr15钢奥氏体晶粒长大的影响[J].热加工工艺.1995,4:30-31.

[5]张增岐,张磊,仇亚军.高碳铬轴承零件热处理变形分析[J].试验与分析.2004,6:21-25.

[6]Kessler O,Surm H,Hoffmann F,etal.Influence of theHeating Parameters on the Distortion of Quench HardenedAISI 52100 Steel Bearing Rings[C].Proceedings ofthe Fourth International Conference on Quenching andDistortion.Beijing,2003,5.

炎凉给灵魂淬火 篇4

《锁麟囊》里有两个女人，一个是富家小姐薛湘灵，一个是贫家女儿赵守贞；前者先富贵而后贫穷，后者先贫穷而后富贵。薛湘灵乐善好施慷慨济贫，赵守贞贫而有志知恩图报，大喜大悲转而大悲大喜，世态炎凉欲说还休。特别是薛湘灵慷慨相赠锁麟囊，颠覆了“你避你的雨，我避我的雨”的炎凉定律，雪里送炭，温暖人心。

一说炎凉，我就会想起著名小说家汪曾祺老先生，他写的《沙家浜》剧本里，有《智斗》一场戏，阿庆嫂的唱词里同样也满是江湖人情，世态炎凉，其中一句“人一走，茶就凉”，不胫而走，广为引用，想必“人走茶凉”的事，曾让多少人牵肠挂肚，拎不起而又放不下。汪曾祺老先生是个传统知识分子，国学底子深厚，后来受到不公正对待，以致流放干苦力，饱受炎凉煎熬。我不解的是，在那个极左的背景下，汪曾祺还是敢于写世态炎凉，而且写得这般深入透彻。看来，只有在世态炎凉里浸淫已久、看惯云卷云舒的人，才能深谙其中三昧，写出珠玑之语。

一个人，一辈子，行走于山转水复之间，深一脚，浅一脚，一会儿“时来天地皆助力”，一会儿“远去英雄不自由”，最关键的还是灵魂的把持力。2004年初，我自己的人生走到了“锅底”，在那前后几个月，往往长时间地把自己埋在书堆里。茫然间，一位从未谋面，只有稿件往来的报刊编辑，从稿件中读到了我时乖运蹇的窘然，并在他人处辗转找到我家的电话号码，让我到媒体试一试新的工作。当时，我在喜出望外的同时也吃惊不小：想一想，人家与我非亲非故，在我最困难的时候施以援手，体现的是一位传统知识分子的和善与仁爱之德，好比是薛湘灵慷慨相赠锁麟囊。

炎凉中，良心的执守让我们能看见灵魂本质的光焰。记得是1975年的春上，我正准备卷起铺盖下放农村，其间，一位刚从囹圄中得以解脱的老先生送我一句话：“一个人得意的时候要把别人当人，一个人失意的时候要把自己当人。”这位老人经历了历史风云的大起大落、大開大合。他送我的这两句话，应是他跌宕人生的经典拾掇，我听后如勒石以铭时时想起，因而至今还没让自己走失得太远而忘记回家的路。

其实，老先生话里透着一个再简单不过的道理，就是“尊重自己和他人”，这也正是应付世态炎凉的一剂良方。我在看《锁麟囊》这出戏时，随手写下了一句话：“炎凉就是一个人对待事物变化的态度，观照的是灵魂中的真善美与假恶丑。”阡陌红尘里，“你避你的雨，我避我的雨”，门庭若市与门可罗雀几乎司空见惯，炎凉只在一念间。这就又回到了《锁麟囊》戏的大团圆结局，赵守贞与薛湘灵义结金兰；“好人终有好报”是许多传统戏的主旨，诲人行善，指出向上一路。对于红尘中的一介凡夫，能在炎凉中稳住脚跟，并尽可能地帮助他人，该是多么崇高的境界。炎凉让人一次次突围，有人冲得出去，有人突不出来，掣肘的关键是灵魂在炎凉的熔炉里淬火的程度。

淬火工艺 篇5

45#钢为优质碳素结构钢, 由于其在具有一定的使用性能的基础上, 拥有良好的工艺性能和经济性能, 因此广泛用于机械制造的各个领域。目前工程使用上一般对其进行调质处理, 其工艺为Ac3+30~50℃淬火加500℃~650℃高温回火, 以获得较好的综合机械性能。

笔者通过对45#钢进行相关试验, 探讨替代其传统的淬火工艺的可能性。

1 试验材料与试样

45#钢小圆柱体试样, 尺寸为Ф20mm×10mm, 共计120个。

2 主要试验器材

高温箱式电阻炉 (SX-2型) ;洛氏硬度计 (HR-150A型) ;透反射金相显微镜 (6XB-PL) ;金相显微镜 (型号:4X, 附摄影装置) 。

3 试验方法和步骤

实验先将试样分组, 在不同温度下进行“零保温”淬火, 测量其硬度;再将各温度下的淬火态试样进行不同温度的高温回火, 测量其硬度。具体如下:

(1) 淬火温度从780℃至920℃, 共15组, 每组8个试样, 随炉加热, 到温水淬, 测量硬度。

(2) 将数据比较合适的温度段的每组8个试样再分为4组, 每组2个, 分别在500℃、550℃、600℃、650℃进行高温回火, 测量硬度。

4 实验结果及数据处理

由上述数据可以看出在800℃以上淬火, 表面硬度都可以达到常规淬火所要求的数值 (一般表面硬度要求大于55HRC) , 考虑到实际中应选择尽可能低的温度, 故对800℃至840℃的试样再进行回火实验。结果如下:

5 实验分析与结论

(1) 45#钢在780℃至920℃“零保温”淬火时, 硬度随淬火温度的增加先增大后减小;在810℃时出现峰值, 硬度值与传统工艺所达到的也基本相同。

(2) 回火温度对45#钢“零保温”淬火表面硬度的影响规律与传统淬火工艺基本相同, 表面硬度值总体上随着回火温度的增加而降低, 从整体上看表面硬度要比传统淬火工艺略高。

(3) 45#钢“零保温”淬火温度从780℃增加到820℃时, 试件表面硬度有明显的上升趋势, 随着温度的增加硬度值有一段相对稳定的区域, 当温度继续增加时其表面硬度有略微的下降趋势, 但下降并不是很明显。所以, “零保温”淬火温度应该大于800℃, 但不宜过高, 一面造成电炉电能的不必要损耗和材料表面的过多氧化, 综合考虑810℃或820℃为45#钢“零保温”淬火的最佳温度。

(4) 45#钢“零保温”淬火经过500℃高温回火后, 试件表面所达到的硬度值基本在HRC50以上, 传统工艺硬度一般在HRC40~45左右。所以, 45#钢“零保温"淬火回火后硬度可以满足要求。

(5) 经过本次实验, 综合考虑制定以下的45#钢“零保温”淬火工艺路线:淬火温度为810至830℃, 淬火介质为水, 回火温度为500℃至550℃。

综上所述, “零保温”淬火在硬度方面的性能完全可以满足实际使用的要求, 同时可以在一定程度上节能降耗;但在强度、塑性等方面的性能如何, 还有待进一步进行实验研究。

摘要：在780℃至920℃温度范围内对45#钢进行“零保温”淬火, 并测量其表面硬度;再以500℃至650℃不同温度进行高温回火, 并测量其表面硬度。就硬度性能方面对比传统淬火工艺后材料的表面硬度, 研究“零保温”淬火对45#钢表面硬度的影响, 分析“零保温”淬火工艺替代传统淬火工艺的可能性, 并提出了合理的工艺路线。

关键词：45#钢,“零保温”淬火,硬度

参考文献

[1]李章东等.45钢“零保温”调质处理新工艺[J].矿山机械.2004 (7) :92.

[2]李安铭, 张宏伟, 杨宏保.原始组织对25MnV钢“零保温”淬火后组织性能的影响[J].河南理工大学学报 (自然科学版) , 2006, 25 (1) :1-5.

[3]马跃新等.40Cr钢亚温淬火研究[J].现代制造工程, 2006 (6) :87-88.

[4]邓楚平.45钢40Cr钢调制新工艺研究[J].湖南有的金属, 2004 (12) :25-26.

淬火工艺 篇6

基体钢一般指含有高速钢淬火组织中除过剩碳化物外的基本化学成分的钢种[1], 与高速钢相比, 基体钢的过剩碳化物极少, 且碳化物颗粒细小, 分布均匀, 故基体钢具有高速钢的高强度、高硬度, 又不降低韧性和疲劳强度, 且成本也少于高速钢。由于5H12基体钢具有强度、硬度、韧性、冲击疲劳、断裂韧性优异等优点, 被广泛应用于制造冷挤压、厚板冷冲等模具, 特别是难变形材料用的大型复杂模具。也可以用作轧辊用材。

1试验设备

传统的双频淬火是先使用一个较低的功率对工件加热, 由于感应涡流的集肤层较深, 使轧辊表面在较深的区域内达到很高的温度, 经过一段时间的均热, 再用一个较高的功率来加热到所需的淬硬层深度, 这样就实现了温度平缓过渡、有效加热层深的目的[2]。而本试验尝试采用中频一个功率, 对5H12基体钢试验辊进行表面感应淬火。

2化学成分

试验所用轧辊材料为5H12 (5Cr5MoWVSi) , 尺寸为Φ370 mm×2 050 mm (辊身长度) ×4 480 mm (轧辊长度) , 该材料实测化学成分如表1所示, 由于材料具有高含量的Cr和C, 使该材料具有高的硬度, 高耐磨性, 高淬透性及较高的抗氧化抗腐蚀的作用。

3双频单中频淬火工艺参数

(1) 感应器尺寸:

Φ400 mm;

(2) 喷水器尺寸:

Φ400 mm;

(3) 预热:

200～300°C, 预热时间≥26 h, 转双频机床加热淬火;

(4) 冷却水压:

0.10～0.20 MPa;

(5) 工件移动速度:

0.5～1.0 mm/s, 工件转速:30～60 r/min;

(6) 淬火功率:

200～300 kW;

(7) 淬火温度:

1 050～1 100°C;

(8) 续冷时间:

30～60 min;

(9) 第一次回火:

240°C×5 h→535 °C×20 h (升温≤50 °C/h) , 空冷至室温;

(10) 第二次回火:

240°C×5 h→540 °C×20 h (升温≤50°C/h) , 空冷至室温。

4试验研究

对该辊第一次回火及第二次回火后的硬度进行检测, 第一次回火后硬度:86/88～86/87～84/87HSD, 第二次回火后硬度:81/83～82/83～81/83HSD。

对该试验辊进行剥层, 辊身上任意选两条母线, 每1 mm进行一次剥层, 得到如图1所示曲线。

由图1中可以看出, 该辊两条母线硬度下降趋势一致, 说明具有良好的硬度均匀性和硬度梯度, 由于采用的是单中频工艺, 频率为250～300 Hz, 加之淬火前经200～300 °C预热, 对淬火加热时降低表面与次表面、心部温差及透热有很大的帮助, 这样得到的加热层是接近于从表到里的等温深层式, 使轧辊表面温度适中, 获得基体组织优良的淬硬层。

感应表面淬火时, 淬硬层深度和输入频率、温度及冷却介质等都有关系, 而频率对淬硬层的影响是十分大。由公式d=500/ (vf) 得知[3], 频率越高, 淬硬层将会降低。因此本试验得到的淬硬层是比较理想的, 从图1中可以看出, 硬度≥80 HSD淬硬层深度至少在12 mm。

对轧辊表面进行金相检测, 结果如图2所示, 组织为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物颗粒, 组织比较均匀。由于在单中频淬火时, 行速不是很快, 工件在感应圈内得到了充分的加热、奥氏体化及保温, 这样有利于得到均匀的显微组织。

5结论

(1) 5H12基体钢轧辊可以采用双频单中频淬火。

(2) 采用单中频淬火获得的工件硬度均匀性好, 直径方向硬度梯度变化稳定, 有效淬硬深度可达到12 mm以上。

摘要：采用双频淬火机床对5H12基体钢试验轧辊进行了单中频淬火;通过对试验轧辊进行剥层解剖, 5H12基体钢轧辊可以采用双频单中频淬火, 采用单中频淬火获得的工件硬度均匀性好, 直径方向硬度梯度变化稳定, 有效淬硬深度可达到12mm以上。

关键词：轧辊,双频淬火机床,单中频淬火工艺

参考文献

[1]朱家华.基体钢型碳化物相鉴定[J].上海钢研, 1978, 特刊:36—39.

[2]姜建华, 郑华毅.轧辊双频感应淬火有限元模拟与工艺优化[J].金属热处理, 2002, 27 (6) :44—47.

淬火工艺 篇7

关键词：机床替代,结构改进,降低成本,缩短周期

1 齿轮轴的结构分析

齿轮轴为复合主减速机的高速轴, 每台减速机上总计有两根。齿轮轴为斜齿轮传动, 速度高, 承载能力强, 齿面硬度要求高, 而且硬度必须均匀。这在埋油淬火机床拆除后, 用传统的手工火焰淬火将无法满足对齿面的高质量要求。在寻找对外厂家后, 不但成本昂贵, 每根至少10万元以上, 而且淬火周期也满足不了生产要求。在此情况下, 考虑能否利用现有的淬火机床, 通过结构改进, 把只能进行外圆淬火机床实现对斜齿齿面的淬火。

2 工艺性分析

因为齿轮轴为斜齿轮轴, 进行淬火时需要同时具备两个运动, 一是感应器沿齿沟的直线运动;二是感应器在沿齿沟直线运动的同时, 因为感应器的高度保持不变, 齿轮轴为斜齿, 因此齿轮轴必须按螺旋角的大小进行回转运动。考虑到在感应器的一百八十度对面加一套导向机构, 利用溜板箱带动感应器运动的同时, 导向机构带动齿轮轴同步旋转, 这样两个运动同步进行, 就可以达到淬火要求。导向原理如图1所示。

3 淬火要领

淬火时有几点需要注意。导向棒的长度一定要足够长, 保证在感应器进入齿沟之前导向棒已经开始导向, 而且在感应器离开工件之前导向棒还要继续导向一定距离;导向棒在高度上、前后、左右在一定范围内能够进行调整, 使之导向顺畅;导向棒材料选用尼龙棒, 这样既不会研伤齿轮轴齿面, 又能够确保导向安全可靠;在导向棒的两端加工出锥度, 便于导向棒顺利进入齿沟进行导向。

4 感应器

感应器是将中频电流转化成中频磁场对工件实行加热的能量转换器。它直接影响工件加热的质量及设备效率。感应器在设计制造适应保证使工件表面有符合要求的均匀化层分布, 高的电效率, 足够的机械强度, 便于安装调整, 操作方便等条件。沿齿沟中频淬火感应器是齿轮表面淬火的重要工具, 其质量与精度的好坏将直接影响齿面淬火的质量与效率。在设计制作感应器时要严格控制各部位的尺寸及精度, 才能满足淬火要求, 提高淬火质量。

沿齿沟中频淬火感应器主要由接缘板、连接板、齿形部分和导磁体组成。接缘板用150mm×50mm×10mm的紫铜板制作。钻3个Φ12mm的孔与淬火变压器接缘板用铜螺栓把合连接。齿形部分用方形紫铜管制作。根据齿形用方形紫铜管制作两匝感应器头部, 使感应器头部外表面与齿面的间隙为2mm。将两匝感应器头部焊接在一起, 将其中一匝在齿形部钻一排Φ1.2mm的孔作为齿面冷却的喷水孔。用5mm厚的紫铜板作连接板将感应器头部与接缘板焊接在一起。导磁体用0.3mm的硅钢片制作。把硅钢片剪切成型后经磷化处理后就可使用。普通感应器长度一般为300mm。齿轮轴在C650淬火机床上装卡后, 变压器接缘板离齿面的距离只有150mm, 因此, 感应器长度必须小于150mm。这就给感应器制作增加了难度。只有把连接板与感应器头部缩短, 还要保证齿形部分和装卡导磁体方便。经多方努力从新制作了一个合适的感应器。

5 淬火参数选择

齿轮轴的材质为42CrMo、模数28、螺旋角11°, 要求齿面硬度HRC45~52.根据技术要求, 采用沿齿沟中频淬火, 调试后确定淬火参数如表1.表淬后实测齿面硬度为HRC47~52完全符合图纸要求。

6 结语

水压高频淬火机床 篇8

(专利申请号：200820089046.5)

本机床可与各种高、中频电源对接，广泛使用在机械制造业轴(管)、齿轮、链轮、突缘等机械零件的高频感应淬火工艺。本机床以水做动力，程序控制，机电一体化。在连续淬火工序中工件快速越程送进、旋转、工作送进及自动喷水冷却、停止送进、停高频电微越程冷却(工件不留软带)、快速复位、制动，各运动均为无级调速;在同时加热整体淬火工序中快速送进、工件旋转、加热、越程下跳、自动喷水冷却。本机床克服了油压传动高频淬火机床受制于温度、能耗大、噪音大的特点;克服了同类机械传动高频淬火机床动作灵活性差，易磨损的缺点。本机床操作自如、辅助时间少、效率高;工件工艺重现性好、加工质量高;水做传动介质环保无污染;传动、冷却合用一台1.1kW潜水泵，节能。经专利所检索查新，本专利是国内外未见到过的产品。X09-04.15