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回火爐加熱工件從入爐升溫、加熱、冷卻時間

1. 入爐溫度及升溫前的停留時間 

工件經過淬火后,內部尚有未充分轉變的過冷奧氏體,在進入回火爐溫度下停留時,表面溫度升高,心部硬度則繼續降低,使心部尚未轉變的奧氏體繼續分解。所以,在回入爐的低溫下長時間停留,實際上是心部繼續冷卻的過程。回火入爐溫度應根據鋼的奧氏體等溫轉變圖來確定,一般Ms點附近,停留時間應保證過冷奧氏體得到充分轉變。

臺車回火爐

       碳鋼和低合金鋼鍛件在淬火冷卻中,過冷奧氏體轉變已經基本完成,回火入爐后的只是為了減少鍛件中的內外溫差,以降低鍛件中的內應力。

2. 升溫、均溫和回火保溫 

回火加熱時所產生的熱應力與淬火后的殘留應力疊加,可促使工件中的缺陷擴大所以回火加熱速度要比淬火加熱速度低一些,一般控制在30-100°C/h。

高溫回火時,爐測溫表到溫后即為均溫開始,當鍛件表面火色均勻且與爐膛顏色一致時即為均溫終了。低溫回火時無法判斷火色,應根據實際經驗,選擇足夠長的回火時間。均溫結束即為保溫開始。實際上,保溫時心部繼續升溫到回火溫度,并完成回火轉變過程。淬火后的回火保溫時間可選為≈2h/100mm, 而正火后的回火為≈1.5h/100mm.

3. 回火后的冷卻與殘留應力 

大鍛件高溫回火后快冷,會引起大的殘留應力,其數值主要取決于該鋼的彈-塑性轉變溫度(碳鋼和低合金鋼為400-450°C, 合金鋼為450-550°C) 以上階段的冷卻速度。為了減小鍛件中的殘留應力,應盡量降低鍛件在高溫階段的冷卻速度。為了縮短回火冷卻時間以提高生產率,鍛件在彈-塑性轉變溫度以下區域可以采取較快的冷卻速度。

調質大鍛件中的殘留應力是熱殘留應力,沿截面的分布規律是:表面受壓,心部受拉,由中心到表面近似為一條不對稱的余弦曲線,中心處的輸向應力約比切向應力大一倍。必要時可根據鍛件用鋼的物理參數與回火工藝過程對應力分布曲線進行定量計算。當只須控制鍛件表面殘留應力時,可以用以下經驗公式進行估算。

       通常對重要鍛件規定為,經高溫回火后工件表面的殘留應力值不得高于其屈服強度的10% 或40MPa, 即可由上式算出在高溫回火時應當采取的冷卻速度。

4. 回火脆性(第二類回火脆性)

用對回火脆性敏感的鋼材制造大鍛件時,為獲得較高的沖擊韌度,要求回火后快冷。但這將引起大的殘留應力。在不引起回火脆性的溫度下(450℃) 再進行補充回火,可使殘留應力降低50%左右。為了保證沖擊韌度符合要求而殘留應力又小,大鍛件應采用對回火脆性不敏感的碳鋼或添加:(Mo)為0.25%~0.5%或w (W) 為0.5%-1%的合金鋼來制造,并盡量降低鋼中砷和鍋等雜質的含量。

采用合金化的方法來消除大鍛件用鋼的第二類回火脆性,是有局限性的,關鍵在于提高鋼液的純凈度,盡量減少有害雜質磷、砷、硒、銻的含量及其在晶界上的偏析程度。

大型鍛件回火熱處理工藝數據:

一般常用大鍛件用鋼,按其導熱性能,碳化物溶解的難易程度以及對終冷溫度的要求,可劃分為以下四組:

第一組 碳含量(質量分數)小于0.45%的碳素結構鋼及低合金結構鋼;

第二組 碳含量(質量分數)大于0. 45%的碳素結構鋼及低合金結構鋼;

第三組 中、高合金結構鋼;

第四組 工模具鋼。

一般大型鍛件的第二熱處理工藝按工件截面大小具體選定工藝參數。對截面更大、合金元素很高的重要鍛件應參考相關專業資料。


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