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    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。

    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。為了充分發揮箱式爐熱處理技術的作用,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。

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 在箱式爐高溫電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）。

   在箱式電爐中工件有效直徑或厚度小實驗電爐于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

     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℃溫度下管式爐加熱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1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：淬火后試箱式爐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。

 

圖1 汽車羊角軸

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真空爐工具鋼，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，快速管式電爐加熱時間系數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

圖2 彈性夾頭

實例1 彈性夾頭的快速加熱淬火。圖2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3a）；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3b）。

圖3 彈性夾頭熱處理過程示意圖

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3c），空冷到室溫。

實例2 圖4a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4b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。