熱處理淬火+回火攻關(guān)

熱處理淬火+回火工藝試驗(yàn)

熱處理生產(chǎn)以來，從未進(jìn)行過實(shí)際意義上的淬火，相近的只進(jìn)行過正火+快冷工藝。故對淬火工藝只是嘗試階段，而淬火是強(qiáng)化材料最有效的熱處理工藝方法，其工藝參數(shù)的選擇直接影響著材料的性能。這就要求我們不斷創(chuàng)新，改進(jìn)工藝，有效地發(fā)揮出材料的潛力，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。所以進(jìn)行熱處理淬火+回火工藝試驗(yàn)是十分必要的。此實(shí)驗(yàn)由李自運(yùn)工程師做技術(shù)指導(dǎo)，研究淬火對品種鋼強(qiáng)度提高幅度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，確定回火工藝（避免產(chǎn)生回火脆性，使其達(dá)到塑韌性的指標(biāo)），最少完成兩種品種鋼的淬火+回火工藝參數(shù)，并為下一步高溫淬火和亞溫淬火提供技術(shù)數(shù)據(jù)支持。鋼的淬火回火工藝參數(shù)的確定1淬火加熱溫度的確定

按常規(guī)工藝，亞共析鋼的淬火加熱溫度為Ac3＋（30～50℃）；共析和過共析鋼為Ac1＋（30～50℃）；合金鋼的淬火加熱溫度常選用Ac1（或Ac3）＋（50～100℃）；高合金鋼含有大量高熔點(diǎn)碳化物，要增大奧氏體化程度，淬火加熱溫度更高，有些已達(dá)到接近熔點(diǎn)的程度。

為了達(dá)到鋼所要求的不同性能，淬火加熱溫度正在向高或低兩個(gè)方面發(fā)展。亞溫淬火就是將淬火溫度降至Ac3點(diǎn)以下5～10℃的α＋γ兩相區(qū)，在保留大約10%～15％未溶鐵素體狀態(tài)進(jìn)行淬火，在保證強(qiáng)度及較高硬度的同時(shí)，塑性、韌性得到改善，淬火變形或開裂明顯減少，回火脆性也有所減弱。

隨著對亞共析鋼所要求的性能而異，其淬火溫度的選擇有很大的靈活性。但是不論提高或是降低溫度，均是以鋼的臨界點(diǎn)Ac3為主要依據(jù)。因此，正確掌握鋼的Ac3點(diǎn)極其重要。引進(jìn)或國內(nèi)新開發(fā)的工程機(jī)械斗齒用低合金耐磨鋼（如ZG30CrMn2SiReB鋼為亞共析鋼），為發(fā)揮鋼的潛力，獲得耐磨性和一定的強(qiáng)韌性，所采用的淬火溫度均高于傳統(tǒng)溫度90～120℃。

高合金鋼的淬火溫度同樣也有很大變動(dòng)，由定性逐步向定量化過渡，使所選擇的淬火溫度更切合實(shí)際。由平衡碳的概念決定正常淬火溫度。平衡碳CS＝0.033wW＋0.063wMo＋0．06wCr＋0．2wV

鋼的碳飽和度A為鋼中實(shí)際碳量C實(shí)與平衡碳CS之比，即A＝C實(shí)／CS。由計(jì)算出的不同A值來決定所對應(yīng)的最佳淬火溫度，可獲得滿意的質(zhì)量要求。也可以以碳化物溶解溫度為依據(jù)，決定高速鋼淬火溫度的方法，即

TS（°F）＝2310－200wC＋40wV＋8wW＋5wMo±12T淬（°F）＝TS－（35～50）

2加熱時(shí)間的確定

為了降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，縮短加熱時(shí)間是有效而簡便的方法。經(jīng)大量測試對比發(fā)現(xiàn)，確定加熱時(shí)間的傳統(tǒng)方法存在一些問題。有人試驗(yàn)提出表1所示加熱時(shí)間更適合于實(shí)際，比傳統(tǒng)加熱時(shí)間明顯減少。

表1按τ＝kW計(jì)算保溫時(shí)間推薦的W值工件形狀板狀W／cm（1／6～1／2）Bk／mincm7.－1對于鋼板的加熱時(shí)間，厚度方向達(dá)到淬火效果也僅是一定深度，在加熱時(shí)完全熱透，不僅延長時(shí)間、浪費(fèi)能源，而且冷卻過程要散失的熱量相對增多，其冷卻強(qiáng)度下降，使實(shí)際淬火效果變差。測試發(fā)現(xiàn)，奧氏體相變一般不超過幾分鐘，所以加熱時(shí)間以保證工件截面內(nèi)外溫度一致為準(zhǔn)，以此為依據(jù)就是零保溫的新概念。3冷卻速度的確定

為了使鋼淬火冷卻更適宜，選擇介質(zhì)及冷卻強(qiáng)度應(yīng)依據(jù)鋼的臨界冷卻速度。熱處理不同類型的計(jì)算式或模型：

(1)獲得馬氏體的臨界冷卻速度

lgv1＝9.81－（4.26wC＋1.05wMn＋0.54wNi＋0.5wCr＋0.66wMo＋0.00183PA）

（2）獲得貝氏體的臨界冷卻速度

lgv2＝10.17－（3.08wC＋1.07wMn＋0．70wNi＋0.57wCr＋1.58wMo＋0．0032PA）（℃／h）式中PA奧氏體化參數(shù)。

由于工件“淬火質(zhì)量效應(yīng)”的影響，不同截面的工件的實(shí)際冷卻速度有很大變化，為此有人提出水、油淬時(shí)的截面與冷卻強(qiáng)度的定量關(guān)系：

式中H1、H0分別為不同攪拌態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)下的冷卻強(qiáng)度。噴冷淬火解決了鋼板淬火冷卻不足的難題，通過調(diào)節(jié)噴液壓力、流量和時(shí)間來控制冷卻強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，滿足大批量淬火的需要。另外，噴冷淬火遠(yuǎn)可控制工件冷卻至一定程度，使其保留一定余溫，利用余熱進(jìn)行自回火。節(jié)能、省時(shí)、高效，很有發(fā)展?jié)摿�。這就是我們輥壓式淬火爐（3350線）的應(yīng)用原理。4淬火效果評定

評定鋼的淬透性逐步量化，即由相應(yīng)的公式計(jì)算應(yīng)用公式如下：

＋16wMn＋35wMo＋5wSi-0.82KASTM

式中E至淬火端距離，mmKASTM晶粒度等級

鋼種僅采用硬度評定尚感不足，必須配合組織觀察和性能測試。達(dá)到最高的淬火硬度的工藝參數(shù)并非性能最佳，而采用比獲得最高硬度更高的淬火溫度，硬度雖然略有下降，但是耐磨性和強(qiáng)韌性為最佳。

5回火工藝的確定

通常鋼的回火工藝參數(shù)是依據(jù)鋼所要求的硬度和力學(xué)性能從有關(guān)手冊選擇的（利用淬火得到的指標(biāo)，來確定回火溫度），為了提高生產(chǎn)效率，開發(fā)出了快速回火工藝方法�？焖倩鼗鹪�理是基于回火參數(shù)P與鋼的性能和硬度的約束關(guān)系。即回火工藝參數(shù)相等時(shí)，所獲得的

硬度或力學(xué)性能基本相同�；鼗饏�數(shù)P＝（θ＋273）（wC＋lgt）是溫度θ和時(shí)間t的函數(shù)，要獲得同樣的回火效果，可以由不同的θ和t進(jìn)行組合。多次重復(fù)回火的實(shí)際效果，總結(jié)提出了衡量多次回火的累積作用。如鋼在各溫度條件下的回火參數(shù)分別為P1、P2，其累積總回火參數(shù)P總可表示為：P總＝lg（10P1＋10P2）

具體技術(shù)資料：1、熱處理工藝及設(shè)備計(jì)算

2、鋼的化學(xué)成分及熱處理參數(shù)手冊

根據(jù)以上兩種資料對淬火+回火工藝進(jìn)行確定和試驗(yàn)。

軋鋼廠服務(wù)部技術(shù)科201*年7月20日

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