【文章內(nèi)容簡介】 TJ759T型井式滲碳爐。滴注式可控氣氛滲碳一般采用兩種有機液體同時滴入爐內(nèi)，一種液體產(chǎn)生的氣體碳勢較低，作為稀釋氣體；另一種液體產(chǎn)生的氣體碳勢較高，作為富化氣，改變兩種液體的滴入比例，可使零件表面含碳量控制在要求的范圍內(nèi)。采用紅外儀控制碳勢時，往往采用固定總滴量，調(diào)整稀釋劑和滲碳劑相對滴量的辦法來調(diào)整爐內(nèi)碳勢。表10 甲醇煤油紅外儀控制滴注式滲碳工藝【12】 滲碳處理工藝表表11 滲碳處理工藝材料滲碳溫度（℃）滲碳時間（h）滲碳方法20Cr2Ni4A9307甲醇煤油滴注式滲碳法 高溫回火工藝的制定由于滲碳后表層組織為馬氏體和大量殘余奧氏體，對這種組織不能直接重新加熱淬火，否則容易恢復滲碳時所形成的較粗大的奧氏體晶粒，即生成二次織構(gòu)。因此在淬火加熱之前，需先進行一次高溫回火，使馬氏體和殘余奧氏體分解為回火索氏體，降低基體中碳、鉻的含量。這樣重新加熱淬火時，由于奧氏體中融入的碳和鉻等元素的含量減少，淬火后不僅殘余奧氏體量減少，馬氏體也細小。下表為高溫回火處理工藝的溫度、時間及冷卻方式。表12 高溫回火處理工藝材料加熱溫度（℃）加熱時間（h）冷卻方式20Cr2Ni4A6506空冷 淬火工藝的制定 淬火加熱溫度鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體1化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。由鋼的相變點在此設定淬火加熱溫度為800℃。高溫下鋼的狀態(tài)處在單相奧氏體(A)區(qū)內(nèi)，故稱為完全淬火。 淬火加熱時間淬火保溫時間由設備加熱方式、零件尺寸、鋼的成分、裝爐量和設備功率等多種因素確定。淬火加熱時間應包括工件整個截面加熱到預定淬火溫度，并使之在該溫度下完成組織轉(zhuǎn)變、碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需的時間，因此，淬火加熱時間包括升溫和保溫兩段時間。在實際生產(chǎn)中，只有大型工件或裝爐量很多情況下，才把升溫時間和保溫時間分別進行考慮，一般情況下把升溫時間和保溫時間統(tǒng)稱為淬火加熱時間。在具體生產(chǎn)條件下，淬火加熱時間常用經(jīng)驗公式計算，通過實驗最終確定，常用經(jīng)驗公式為：t=akD式中，T——加熱時間（min或s）、a——加熱系數(shù)（min/mm或s/mm）、D——工件有效厚度（mm）、k——工件裝爐條件修正系數(shù)，表13 常用鋼的加熱系數(shù)【13】工件材料工件直徑/mm＜600℃箱式爐中加熱750850℃鹽爐中加熱或預熱800900℃箱式爐或井式爐中加熱10001300℃高溫鹽爐中加熱碳鋼≤50＞50合金鋼≤50＞50，修正系數(shù)k取1，則加熱時間為1h。 淬火加熱速度對于形狀復雜，要求畸變形小，或用合金鋼制造的大型鑄鍛件，必須控制加熱速度以保證減少淬火畸變及開裂傾向，一般以3070℃/h速度升溫到600700℃，在均溫一段時間后再以50100℃/h速度升溫。形狀簡單的中、低碳鋼，直徑小于400mm的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼可直接到溫入爐加熱。 淬火冷卻方法工件在低溫鹽浴或堿浴爐中淬火，鹽浴或堿浴的溫度在Ms點附近，工件在這一溫度停留2min～5min，然后取出空冷，這種冷卻方式叫分級淬火。對于形狀復雜、畸變要求較嚴格的高合金工具鋼，可以采用多次分級淬火。分級冷卻的目的，是為了使工件內(nèi)外溫度較為均勻，同時進行馬氏體轉(zhuǎn)變，可以大大減小淬火應力，防止變形開裂。分級溫度以前都定在略高于Ms點，工件內(nèi)外溫度均勻以后進入馬氏體區(qū)。現(xiàn)在改進為在略低于 Ms 點的溫度分級。實踐表明，在Ms 點以下分級的效果更好。例如，高碳鋼模具在160℃的堿浴中分級淬火，既能淬硬，變形又小，所以應用很廣泛。 淬火冷卻介質(zhì)要使鋼中高溫相——奧氏體在冷卻過程中轉(zhuǎn)變成低溫亞穩(wěn)相——馬氏體，冷卻速度必須大于鋼的臨界冷卻速度。工件在冷 淬火冷卻卻過程中，表面與心部的冷卻速度有定差異，如果這種差異足夠大，則可能造成大于臨界冷卻速度部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，而小于臨界冷卻速度的心部不能轉(zhuǎn)變成馬氏體的情況。為保證整個截面上都轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體需要選用冷卻能力足夠強的淬火介質(zhì)，以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。但是冷卻速度大，工件內(nèi)部由于熱脹冷縮不均勻造成內(nèi)應力，可能使工件變形或開裂。冷卻階段不僅為了零件獲得合理的組織，達到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸和形狀精度，在鹽浴中進行。為了保證獲得優(yōu)異的性能，應采用油作為淬火介質(zhì)。油的冷卻特性對各種合金鋼的淬火和薄壁碳鋼零件淬火是很合適的，且油在珠光體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間有足夠的冷卻速度。 淬火處理工藝表表14 淬火處理工藝材料加熱溫度（℃）加熱時間（h）冷卻方法20Cr2Ni4A8001馬氏體分級淬火 低溫回火工藝的制定 低溫回火溫度回火是將淬火后的鋼重新加熱到Ac1以下某一溫度，保溫后冷卻到室溫的熱處理工藝。根據(jù)回火溫度的不同，可將回火分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。其中低溫回火是工件在150～250℃進行的回火。目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火殘留應力和脆性，回火后得到回火馬氏體，力學性能：58～64HRC，高的硬度和耐磨性。20Cr2Ni4A鋼是低碳鋼，要求具有很高的硬度、耐磨性，同時要求心部具有較好的塑性和韌性，因此低溫回火可以滿足性能要求，故選擇低溫回火，T取200℃。 低溫回火時間回火時間是從工件入爐后爐溫升至回火溫度時開始開始計算，可參考經(jīng)驗公式加以確定：t=K+AD T——回火時間（min）、K——回火時間基數(shù)、A——回火時間系數(shù)、D——工件有效厚度（mm）表15 回火保溫時間參數(shù)表【14】回火條件300℃以上300450℃450℃以上箱式電爐鹽浴爐箱式電爐鹽浴爐箱式電爐鹽浴爐K/min1201202015103A/(min/mm)111低溫回火（150250℃）有效厚度/mm＜252550507575100100125125250保溫時間/min306060120120180180240240270270300 低溫回火工藝表表16 低溫回火熱處理工藝材料加熱溫度（℃）加熱時間（h）冷卻方式20Cr2Ni4A2006空冷7 熱處理設備選擇 箱式電阻爐的選擇熱處理電阻爐是以電為能源的，通過爐內(nèi)電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能而加熱工件的爐子，是一種造價相對便宜的爐子，以降低成本。高溫回火、淬火及低溫回火溫度均不超過950℃，可以選用中溫箱式電阻爐。因為工件正火溫度過高，箱式爐爐溫不均，中溫箱式電阻爐無法滿足溫度要求，故選用高溫電阻爐。高溫箱式電阻爐最高工作溫度有1200℃和1350℃兩種，這類爐子的特點是在此溫度下主要依靠輻射傳熱，因此電熱元件直接布置在工作室內(nèi)，要求爐內(nèi)有足夠的輻射面積。下表為各種電阻爐的技術(shù)參數(shù)。螺旋錐齒輪的尺寸為502mm135mm，并且為單件生產(chǎn)。表17 中溫箱式電阻爐產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)參