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热处理淬火中的深冷加工工艺介绍

文章出处:admin 人气:发表时间:2017-06-16 09:58

在热处理中,深冷处理工艺与热处理淬火是相辅相成的,济南超能液氮深冷处理设备越来越广泛的应用于金属材料和工件的热处理中,如轴承,数控铣床,工具量具,机械零部件等.在这里,我们简单来看一下热处理与深冷工艺之间的关系.

一、什么是热处理
热处理是指金属材料在固态下,通过加热、保温和冷却的手段,改变材料表面或内部的化学成分与组织,获得所需性能的一种金属热加工工艺。热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程,有时只有加热和冷却两个过程。
二、热处理淬火的发展历史:
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770至前222年,中国人在生产实践中就已发现,钢铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪,钢铁兵器逐渐被采用,为了提高钢的硬度,淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟,其显微组织中都有马氏体存在,说明是经过淬火的。
随着淬火技术的发展,人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀,相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了,同时也注意了油和水的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206~公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15~0.4%,而表面含碳量却达0.6%以上,说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密,不肯外传,因而发展很慢。
1863年,英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织,证明了钢在加热和冷却时,内部会发生组织改变,钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论,以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图,为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时,人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法,以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。
淬火时,最常用的冷却介质是盐水,水和油。盐水淬火的工件,容易得到高的硬度和光洁的表面,不容易产生淬不硬的软点,但却易使工件变形严重,甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。

三、热处理淬火与液氮深冷处理的关系


冷处理 所谓冷处理就是将淬火钢深冷至室温以下的处理方法。钢件淬火后,再迅速将其冷却到室温以下的某一温度,使淬火后的残余奥氏体转变为马氏体,以增加钢件硬度和尺寸稳定性的热处理工艺。冷处理实际上是淬火过程的继续。也有称做低温处理(或深冷处理)的。至于“冰冷处理”和“零下处理”这两个名词,不够确切,建议不再继续使用。就冷处理的温度而言,即使在-190℃进行处理仍有一定(一般为百分之几)残存的奥氏体被保留下来。因此,一般用-100~-80℃就足够了。冷处理时间一般有30~90min就足够了。
 
冷处理可有效防止置裂。当钢件急冷到常温并在常温下放置时,其残存的奥氏体将缓慢向马氏体转化,由于这种转变会导致内应力增加,最后就会开裂。冷处理的主要工艺参数是:淬火工件在室温停留的时间、冷处理温度、深冷停留时间
 
需冷处理的工件淬火后,允许在室温停留的时间取决于钢的Mc点温度。Mc点在室温以上者,奥氏体陈化稳定敏感性强,工件淬火后如在室温停留,将引起残奥稳定化,降低冷处理效果。Mc点在室温以下者,室温停留时,残奥陈化稳定的敏感性小,对冷处理效果影响不大。有人按室温下陈化稳定程度将钢分为三类:第一类是陈化稳定不敏感的材料,可以在室温下停留一昼夜。如18CrNiW、12Cr2Ni4WA、W9Cr4V等;第二类是具有中等敏感程度的材料,在室温下不得超过2~3h,如W18Cr4V、CrMn、T12、GCr15、CrWMn等;第三类是高敏感性材料,应在淬火冷至室温时立即进行冷处理,如T8、T9、9CrSi等。
 
试验指出,冷处理效果主要取决于冷处理温度和在室温停留时间。冷处理温度越低,室温停留时间越短,效果越好。工件淬火后,在室温停留不得超过半小时。
 
冷处理温度取决于钢的Mf点,一般工模具Mf点在-60℃左右,故冷处理温度可选在-60℃~-80℃。一些高合金钢和高合金渗碳钢的Mf很低,约为-120℃~-180℃,因而冷处理温度应选定在-120℃~-180℃。冷处理是在制冷设备中进行的,条件最好的就是自动化控制的深冷处理设备。
 
钢的Mf点越低,冷处理效果越显著
利用液态氮(-196℃)之深冷处理,亦即超深冷处理之配合将成为新的低温热处理方法。 淬火应力因深冷处理而扩大,因此必须在深冷处理前减轻淬火应力。即淬火后并非直接作深冷处理,最好先投入100℃之热水作1小时之回火,回火温度如提升至200℃则效果更好,约可消处50%之淬火应力,事先回火可使残奥安定化。当有脱碳层时会引起深冷处理裂痕,最好先将其除去,当然最好是于淬火时不使其发生脱碳。此外,如测试淬火硬度留下压痕时会引起残留应力而发生裂痕。因此于深冷处理前应尽量避免硬度试验,否则,于试验后应先经100℃之热水回火后再做深冷处理。

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此文关键词:热处理,深冷加工工艺,淬火
 

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