不锈钢零件的光亮热处理

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Cr13型马氏体不锈钢和Cr182Ni8型奥氏体不锈钢被大量用于生产各式餐具、理发用具、装饰用具、刀片、医疗剪刀等。通常采用片材或棒材，经过冲切或压延成型—清洗—光亮热处理—抛光—机磨、切割—包装(或组装)—入库。我公司采用韩国、日本生产的奥氏体不锈钢盘条，经过冷轧、压延后的棒材和异型材已经具备了一定的表面质量，但仍需进行光亮热处理以保持并提高压延后材料的光洁度。目前，国内许多不锈钢拔丝生产厂家均采用管式不锈钢光亮退火炉对产品进行光亮热处理，而生产刀具、装饰用具及其他非线材产品的厂家则采用链式不锈钢退火炉进行光亮热处理。

1　氨及其分解气的制备

　　氨有毒、易燃，有强烈刺激作用。通常由瓶装供应液氨。氨气瓶应存放在远离热源，低于60℃的仓库或专用水池中。液氨经过减压后进入蒸发器转变为氨气，再通入分解炉，在炉内触媒剂铁氧体、Cr2Ni丝等催化下，氨气迅速分解。当分解温度大于300℃时氨已接近完全分解，而分解炉采用850℃，在这样高的温度下，氨气极易分解，1kg液氨经蒸发后大约挥发成1.4m3的氨气，如果接近完全分解，可分解成2.78m3分解气，其中氢气约75%，氮气约25%。氨分解后不能直接通入光亮热处理炉，对光亮度要求高的产品更是如此。因此，氨分解气要经过净化装置去除其中的水蒸气、残氨气和其他有害杂质。净化器由两组分子筛容器组成，内装M23A或4A或5A分子筛，还设有电加热器和热电偶。氨

分解气经其中一个分子筛时，分子筛将吸附水蒸气、未分解氨气和有害物，只允许氢气、氮气通过。氮气是中性气体，在高温下保护工件不氧化、不脱碳而保持光亮，而氢气除保护光亮外，还有较强的还原作用，使工件更光亮并呈银白色。当一组分子筛使用24～48h后，应进行再生处理而换用另一组分子筛。再生处理是接通加热器进行加热，350℃保温5～6h后自然冷却。为了加速吸附物的排出，在保温过程中可接通专用接管，将氢气、氮气经再生流量计进入分子筛容器，加内压，使氢气、氮气、水蒸气、氨气等由出口排出并点燃之。经再生后的分子筛不能马上使用，冷至室温后待分子筛毛细管张开才可换用。同样，分子筛不能边使用边再生，否则分子筛会失效。而且，使用时间过长，也会降低效率，一般一年后要更新。新分子筛需经活化后方可使用，活化方法是在箱式炉或井式炉加热到500～550℃保温2h后出炉空冷，并及时装入容器。现在国内已经有不少厂家可以生产成套的氨气分解炉设备，可以自行设定分解炉和净化器的温度以及净化器分子筛的切换时间，使分子筛自动切换工作。

2　光亮热处理工艺

表1所列为试验钢种及其光亮热处理方法。

热处理厂待处理工件常带有不同程度的油污、防锈液、抛光物等，为保证工件光亮，应先进行清洗、烘干。不锈钢的光亮热处理不经预热，工件直接由进料口进入高温炉。所以，加热温度比常规热处理高，例如2Cr13钢、3Cr13钢的光亮淬火温度经常采用1050℃。保温时间是根据零件的硬度来确定的，一般通过调节小薄刀片、弹簧片等小零件，不论如何加快转速，硬度均是超高的，可采用降低处理温度或结合调整转速来解决。而对于较厚的大工件或高合金钢如Cr12、Cr12MoV钢等小型模具光亮淬火，则可降低转速或结合观察火色，当工件火色与炉膛一致时，在冷却过程中可延长停留时间即可满足硬度要求。对Cr13型马氏体不锈钢而言，温度愈高，保温时间越长(转速越慢)，则硬度越高。但对大批量生产来说，调整转速一次性地保证硬度要求，要比通过不同温度的回火达到不同硬度要求经济得多。

为保证工件的光亮程度需严格控制氨气流量。进入分解炉的氨气由流量计读出，一般为3.8～4.2m3/h，不能随意加大流量，否则不仅浪费氨气，而且由于流量大，氨分解率会下降，使Cr13型不锈钢的抗蚀能力降低，严重时工件呈灰暗或深绿色而报废。但流量如果减少至312m3/h以下时，工件光亮度也会受影响，造成炉内负压，空气进入有爆炸的危险。

初次投料或生产间歇改换品种时，切忌用正品投料。因为氨气的分解、净化，在实际生产条件下不可能十全十美，

往往有害气体存在于冷却段，造成约1m长、几公斤工件呈灰蓝色的返修品。因此，应先用一些废料试验，再投入正品。不可过分追求产量，否则尽管冷却段用双层水冷却，但时间久了，会因温度高冷却慢，工件光亮度欠佳，而且有可能在冷却段燃烧或爆炸，造成批量报废。停炉时，由于停止供氨，炉内压力减小，空气会随之进入，经常会发生爆炸，为避免爆炸停氨后应立即在出料口点燃。

零件光亮淬火后，不少企业不进行回火，势必会因残留应力过大引起变形和降低抗蚀性能。在不影响光亮度的前提下，原则上应在一般箱式炉、井式炉内进行一次160～200℃低温回火，时间1～2h。

3　光亮热处理常见疵病和预防

　　(1)硬度不足　原因是装料太多，影响加热温度，或移动速度太快，工件达不到预定温度，应按正规工艺重新处理，还应防止钢种混淆。

(2)硬度偏高　装料少或转速慢应按正确工艺重新处理。2Cr13、3Cr13、4Cr13或9Cr18钢材不可混装。

(3)工件表面有黑斑　清洗不干净所致。

(4)工件呈银白色且光亮但有锈斑　通氨量偏大，氨气不能完全分解，炉膛内残留氨偏多，降低了抗蚀性或分子筛长期不再生，所吸附的氨气排入炉膛。应按规定进行操作，保证氨流量正常，分子筛每24h或48h再生一次。光亮淬火后低温回火也能收到较好效果。另外，淬火后粗抛光时，工件不能出现蓝色，否则，会造成局部锈蚀。这种锈蚀多发生在成品、库存品上。所以，热处理工艺和抛光工艺应予足够的重视。

(5)首批料光亮度不好　氨气分解不正常，用废品件先试炉然后再投料可以避免。

(6)批量出现发乌或白霜　工件锈蚀严重，完全成为废品，不可返修。主要原因是氨气质量(纯度)有问题。另外，液氨瓶长期不洗瓶会造成有害物质沉积瓶底，在一定条件下沉积物上浮，随着氨气的蒸发冲出氨瓶进入炉膛，造成被处理工件大量报废，有时能延续5～6h，并反复出现，时间长短不一。此时应停止投料，直至有害物排光为止。因此，液氨瓶当用到一定时间(一般一个月左右)后应彻底清洗一次。

(7)长刀片畸变　长度在200mm以上的薄刀片淬火畸变是不可避免的。操作时在保证硬度的前题下，工件移速应适中，保温时间长了，强度降低，畸变增大。过分畸变的刀片，在出料口用手工校正即可。对500～1000mm刀片，既要求达到48～52HRC的硬度，又要求有良好的弹性。此时，转速应稍调慢，淬火后人工校直。最后，于500℃左右用夹具夹紧回火。