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发表于 2010-5-27 23:21:13
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来自： 中国湖北武汉
探讨利用锻造余热进行等温正火的可行性
$ q- y8 M( D7 o: k+ t: R6 g在加热等温正火实验的基础上，研究利用锻造余热进行等温正火的工艺可靠性，以及可操作性，通过对比正火的工艺差异，阐述利用锻造余热等温正火的可行性和必要性。
" G. z- @7 L) j& S- x1 问题的提出
* |2 s4 I2 u, c* a. ]2 C# q% r6 x钢材淬透性超出上限要求，正火组织达不到标准要求，通常通过返修但易导致锻件氧化脱碳严重，甚至报废，因此，提出利用锻造余热进行等温正火的想法。
7 l# y6 {, c" x' p' ?2 工艺可靠性试验研究
R" T( B6 \- f( W2．1 始锻温度和终端温度及锻件降温过程的测验; M# ?( m& W: K) A4 }
经过实验测得：始锻：l 230一l 28O℃，大部分零件始锻温度在上限上；终温度：940一l IO0"C，大部分在中限上，锻件从终锻温度空冷至800~C所需时间约3．5分钟。0 v/ j/ A' s! J5 J" F3 A
2．2 锻造余热等温正火试验
- z y* n+ k" S+ q2 q) c' s等温炉采用15 kW箱式电阻炉，炉温650℃，考虑实际生产中车间之间空间间隔距离，实际到试验场所试验温度为850~C，装入等温炉。& P5 y4 Z% |; g L) Q4 ?: N
2．3 试验结果分析
% X8 a1 A9 @8 d6 ETES．019标准要求，正火硬度HB l56一l97，正火组织不允许出现大于30％的断离珠光体，贝氏体，魏氏组织，带状组织是允许的。 E2 z% e/ H' n6 K
分析：通过设定不同的装炉温度，最终确定工件锻后冷至800"C进等温炉是装炉的下限温度。通过设定不同的等温时间最终确定在650~C的等温炉中65分钟是保温的下限时间，始锻温度过高，使锻造组织明显过热，但没有过烧，既然这种等温正火能够完全消除这种过热组织，使之转变为合格组织，同时晶粒也得到了细化，那么，试图降低始锻加热温度的努力就完全没有必要了。考虑实际试验时风冷可以提高硬度，但是应该在800"C以上。9 F' g; P8 I, |
3 锻造余热等温正火的显著特点
' b7 ?' l X4 l2 R8 g' g* j3．1 它的整个过程是降温到加热等温的过程
% b) j( T" f: {( [# c* p! \) R7 T; G从终锻温度到积累批量锻件到入炉，不是每个锻件温度一致，就是说能保证第一个锻件是800~C，最后一个锻件就是终锻温度，入炉后都是降温过程，当接近炉温时就是加热等温过程。这样相对普通正火来说节能，使用寿命长，炉内热元件不易损坏。$ }: Z# q8 H. p# Z6 J" N& y7 h
31 操作条件十分宽松
, n/ s6 j7 u1 b# b, h/ g4 Y u只须保证锻件装炉温度不低于800"C，炉内等温时间不少于65分钟即可。实际试验可知：从终锻温度降至800"C需要3．5分钟，每分钟可锻3—4件，若采用推杆式连续炉，3分钟推一次料，每盘料装9_l2件，可以基本满足锻造与等温正火同步，即一个锻锤上的所有锻件能够由一个等温正火炉全部消化。
4 i" i5 M: d* f$ a* i) M7 l3．3 温度低，不产生氧化脱碳
3 R l; R& ~& S因为温度在相变温度以下，等温过程不产生氧化脱碳，氧化皮少。喷丸相对容易，缩短了喷丸时间，降低了污染。
* x( s9 w6 V/ K, G V' {7 t" S3. 4 最为显著的特点是，工艺稳定性强，能够得到均匀的平衡组织
6 _) k2 z/ D7 m/ j# }2 {, N这种均匀的平衡组织为最终处理提供了良好的组织准备，使最终热处理变形更小，变形规律性更强，易于控制，大大降低热处理废品率。生产中需要测定原材料淬透性，主要是为了给制定正火工艺提供依据，正由于该工艺保证了组织，所以，淬透性的测定失去了意义。
; N; H( k0 K/ h3．5 提供工效
3 q6 ^0 V# u! J同样一台连续炉，安装在锻工利用锻造余热等温正火与在锻热车间普通正火工效是不同的。单从时间上来说，等温正火只需65分钟，普通正火加热需要2．5小时，所以等温正火是普通正火工效的近4倍。. y: J! |( l9 T1 f7 _9 [- v, \
4 利用锻造余热等温正火的几个问题 {3 y3 u! ]7 [/ t
4．1 有无必要降低始锻温度的几个问题4 c- s* o. b2 C; C) i8 S5 m8 |
始锻温度应控制在960—1 150~C，终锻温度应控制在850--900~范围。在此温度下锻锤显得没有力量，打活很费力，往往有填不满的工件出现。由于工人习惯在较高始锻温度下锻打，显然，锻造组织过热，却没有过热，在随后的等温正火过程中可以完全消除，降低始锻温度就没有必要。
7 Z& X2 I% P; c, o4．2 风冷问题
W- ^0 Z: G# d# B$ ~( S专用锻造余热等温正火炉有专门风冷室，风冷可以适当提高硬度，使零件机加工光洁度更好，但资料表明，它们等温正火后保证晶粒度在4__6级，严格说，4__6级晶粒度为混晶而我们实验后得到7—8级晶粒，相比之下理想得多。空冷为锻件积累有3分钟时间，不用锻一件、装一件，而风冷锻件积累时间就少，加之它们采用较低的始锻温度，我们也实验了低于800"C装炉的情况，这就是它们只能保证4—6级晶粒度的原因所在。我们采用热电偶控温，因风冷有太过和不及之分，风冷太过就马上补充热量，而热电偶则有滞后现象，显然能量监控装置成本要高的多，相比之下，风冷操作难度大，且晶粒粗大不符合技术要求，加之要求锻件在切边时传输要快，具有不安全因素。我们最好不采用它，热电偶控温完全能满足要求。它们等温正火后保证晶粒度满足要求。
) G0 l# ^! R& o: [0 y4．3 推料时间/ k$ _/ G% f1 p/ n+ m, {
推料时间是由始锻温度空冷至所需时间确定的，试验中空冷至时间为3．5分钟，确定推料时间为3分钟。
% e$ L2 |& u: x2 Z4．4 工艺的一致性3 }3 | _- a: l% O- v" Y
对于齿轮用钢，不外乎20CrMnTi、8620RH、8627RH等，观察它们的等温曲线，(C曲线或1]图)都在60(F-700~2之间，理论转变终了时间不到1小时，但实际上工件的实际温度到C曲线的鼻子时才开始转变，转变是从零件表面开始逐渐向里，转变的驱动力是等温温度下所提供的能量。正如实验所示，没有转变完了，一但出炉即终止转变，一旦转变完了，随着时间增长组织也不会再转变。等温温度范围60(F-700"C也够宽松，只是碰到C曲线的位置不一样，转变终了的结果是一样的。这是该工艺的一致性和可靠性，也是组织免检的依据。 |
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发表于 2010-5-27 20:44:39
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发表于 2011-5-10 14:37:35