CN100422351C - 适用于贝氏体和马氏体淬火的分级淬火工艺及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于贝氏体和马氏体淬火的分级淬火工艺以及用于这种分级淬火工艺流程的设备，其工艺流程包括：加热；在低温硝盐槽淬火并等温；转入油槽中冷却；清洗并烘干；转入空气炉中等温回火。上述分级淬火在辊底式多用生产线上进行，通过调整工艺参数，可在该生产线上进行贝氏体分级淬火和马氏体分级淬火，该生产线由辊底式加热炉、硝盐槽、油槽、清洗机、烘干机和回火炉等主要设备构成。本发明分级淬火工艺提高了零件的热处理质量，降低了硝盐使用量，减少污染，改善了生产环境；同时实现了生产线的多功能化，在一条生产线上，可分别进行普通马氏体淬火、马氏体分级淬火和贝氏体分级淬火，减少了设备的投资，改善了工作环境，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种热处理工艺方法，尤其是一种适用于贝氏体和马氏体淬火的分级淬火工艺以及用于这种分级淬火工艺流程的设备，属于金属材料热处理领域。
背景技术
金属材料热处理是采用加热和冷却的方法，来改变和提高金属材料性能，从而提高其使用寿命的有效方法。金属材料热处理种类很多，如，普通马氏体淬火、马氏体分级淬火和贝氏体淬火等。不同的淬火方法要配备不同的设备，例如，马氏体淬火工序一般是将零件在空气加热炉中加热，零件加热至高温后，在油槽或水槽中淬火冷却，获得马氏体组织，再将零件放入回火炉中低温回火，我国过去对高碳铬轴承钢的热处理就是采用此种工艺流程。这种热处理方法工艺简单，设备落后，质量不易保证。90年代后，我国逐渐推广高碳铬轴承钢的贝氏体淬火工艺。因贝氏体组织比马氏体组织具有更好的冲击韧性和抗断裂性能，可以广泛用于轧钢机轴承、货车轴承和汽车轴承等。贝氏体淬火加热方法与普通马氏体淬火工艺流程基本相同，但采用不同的冷却和等温方式。普通马氏体淬火采用油冷却，而贝氏体淬火的冷却和等温是在硝盐溶液中进行的，此种方法是将加热后的零件直接在硝盐溶液中淬火并等温，零件容易变形，所获得的贝氏体组织的各类性能指标不够理想，同时，其设备多采用简单的井式炉或箱式炉加热并在敞开的硝盐槽中冷却和等温，井式炉或箱式炉设备陈旧，耗能严重，硝盐溶液是由亚硝酸钠和硝酸钾组成，因此，目前所采用的工艺流程存在较严重的耗能和环境污染问题，不能适应生产发展的需要；同时，不同的工艺流程选用不同的设备，不利于设备更新及设备的升级换代。
80年代后，我国逐渐从国外引进了大量先进的热处理设备，如瓦房店轴承厂和洛阳轴承厂从澳大利亚爱协林电炉公司引进的辊底式淬、回火生产线，很受国内各轴承厂的欢迎，而且在消化吸收的基础上得到了一定程度的推广。但这种设备也只限于普通马氏体油淬火、回火处理。还有一种转体式贝氏体淬火生产线，但也仅限于贝氏体等温淬火，不能进行马氏体淬火，因此，目前所使用的先进热处理生产线也存在功能单一的问题。
发明内容
本发明的目的是解决传统的热处理工艺所存在的质量不易保证、设备耗能大，浪费大，环境污染严重以及生产线使用受局限等问题，提供一种适用于贝氏体和马氏体淬火的分级淬火工艺方法及其自动化生产设备。
本发明的一种适用于贝氏体和马氏体淬火的分级淬火工艺，其工艺流程包括以下步骤：
a.加热：将热处理零件加热至820℃～880℃；
b.淬火：将加热后的零件迅速放入低温硝盐槽淬火并等温，在硝盐槽中的淬火温度为160℃～240℃；
c.冷却：将硝盐淬火后的零件转入油槽中冷却或风冷后水冷；
d.清洗：将冷却后的零件放入温水槽中清洗；
e.回火：将清洗后的零件转入空气炉中等温回火。
其中，所述淬火步骤中，零件在硝盐槽中的等温时间为5～90分钟。
清洗步骤中，零件在温水槽中的清洗温度为50℃～80℃。
回火步骤中，零件在空气炉中的等温回火温度为160℃～240℃，保温时间为3～6小时。
本发明还提供了一种适用于马氏体和贝氏体分级淬火的设备，该设备为辊底式多用生产线，通过调整工艺参数，可在该生产线上进行贝氏体分级淬火和马氏体分级淬火，该生产线由辊底式加热炉、硝盐槽、油槽、清洗机、烘干机和回火炉等主要设备构成，其传动装置为辊棒式传动装置，其中，硝盐槽装设于加热炉和油槽之间，硝盐槽内设置有一个以上带辊棒的升降式淬火架。
本发明所提供的适用于马氏体淬火和贝氏体淬火的分级淬火工艺，将普通马氏体淬火工艺改为马氏体分级淬火工艺，即将油淬火改为硝盐与油两级淬火；将原有贝氏体等温淬火工艺改为贝氏体分级淬火工艺，将原有用硝盐槽等温改为用空气回火炉等温。工艺方法的改进，提高了产品的热处理质量，同时工艺流程的一致也为设备的改进提供了条件。因此，在淬火设备方面，对现有辊底炉生产线进行了改进，使其能够完成普通马氏体淬火、马氏体分级淬火和贝氏体分级淬火工艺。
本发明的有益效果在于：
1.本发明分级淬火工艺能够保证零件的表面硬度、韧性要求，变形小，提高了零件的热处理质量；
2.本发明的分级淬火工艺流程适用于马氏体分级淬火和贝氏体分级淬火，工艺流程的一致减少了热处理操作上的繁杂，同时为设备的选用和改进提供了条件；
3.将贝氏体等温淬火改进为本发明的贝氏体分级淬火，采用热硝盐淬火具有冷却速度快，淬透性能好，零件各个表面硬度均匀等特点，同时将原有用硝盐槽等温改为用空气回火炉等温，降低了硝盐使用量，减少污染，改善了生产环境；
4.对辊底炉生产设备的改进，不仅使贝氏体分级淬火流程实现了自动化操作，同时实现了生产线的多功能化，在一条生产线上，可分别进行普通马氏体淬火、马氏体分级淬火和贝氏体分级淬火，减少了设备的投资，改善了工作环境，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明中辊底式多用生产线的示意图。
图2是图1中A部分的放大图。
图3是图1中B部分的放大图。
图中：1.辊底式加热炉，2.硝盐槽，3.油槽，4.清洗机，5.烘干机，6.回火炉，7.料台，8.换气室，9.排雾管，10.淬火架，11.高压风机装置，12.二次上料机，13.风冷台，14.卸料台。
具体实施方式
本发明的适用于马氏体淬火和贝氏体淬火的分级淬火在图1所示的的辊底式多用生产线上进行，参考图1至图3，该生产线由辊底式加热炉1、硝盐槽2、油槽3、清洗机4、烘干机5和回火炉6等主要设备构成，其传动装置为辊棒式传动装置，其中，硝盐槽2装设于辊底式加热炉1和油槽3之间，硝盐槽2内设置有一个以上带辊棒的升降式淬火架10。
实施例1：
本实施例为一种贝氏体分级淬火工艺，整个工艺过程在图1所示的辊底式多用生产线上进行。其工艺流程包括以下步骤：
a.将热处理零件码放在料台7上，通过辊棒式传动装置将零件送入辊底式加热炉1中，该辊底式加热炉1为氮基可控气氛保护，加热温度为860℃～870℃，根据零件数量和大小，保温时间为0.5～3小时；
b.将加热后的零件从辊底式加热炉1的后门送出，迅速放入硝盐槽2中带辊棒的升降式淬火架10上，淬火并等温，硝盐槽中的淬火温度为220℃～240℃，保温时间为0.5～1.5小时；
本实施例中，硝盐槽2内设置4个工位，每个工位分别设有带辊棒的升降式淬火架10，各淬火架分别装设于硝盐槽上方的支撑架上。各淬火架的一侧分别装有齿轮和齿条，通过齿轮和齿条的连接带动淬火架10在硝盐槽2中升降。也可以在各升降式淬火架与支撑架之间装设气动装置，通过气动装置带动淬火架在硝盐槽中升降。
零件在淬火架10上通过辊棒向前移动，等温至设定时间后升至硝盐槽2上方并通过棍棒传送至油槽3上方。
c.将零件迅速放入油槽3中冷却；
d.将油冷后的零件传送至清洗机4中清洗后送入烘干室5烘干，清洗机中温水的温度为60℃～80℃；
e.将清洗并烘干的零件通过二次上料机12转入空气炉6中等温回火，该回火炉6为双层辊底式回火炉，回火温度为220℃～240℃，保温时间为3～6小时。
f.等温回火后的零件通过辊棒式传送装置送出回火炉6，经风冷台13风冷后传送到卸料台14，整个工艺流程完成。
实施例2：
本实施例为一种马氏体分级淬火工艺，其工艺流程同实施例1，具体工艺参数为：步骤a中，热处理零件在辊底式加热炉1中的加热温度为820℃～860℃；步骤b中，零件在硝盐槽2中的淬火温度为160℃～170°℃，保温5-10分钟；步骤e中，将油冷并清洗后的零件转入空气炉6中等温回火，回火温度为160℃～200℃，保温时间为3～5小时。
本发明的辊底式多用生产线设备中，在油槽3与清洗机4之间可以装设一高压风机装置11，对于某些零件，可在硝盐槽淬火后不采用油槽中冷却，而经高压风机装置11风冷后直接放入水中冷却。
本发明通过对原有马氏体淬火和贝氏体淬火工艺流程的改进，采用先进、自动化的辊底式多用淬、回火生产线，通过对高碳铬轴承钢Gr15和Gr18M的热处理工艺流程进行反复的试验，并对其机械性能进行了对比，完全满足工艺要求。同时，通过对辊底式多用淬、回火生产线设备的改进，使一条生产线上能够进行三种热处理工艺流程，包括普通马氏体淬火，马氏体分级淬火，贝氏体分级淬火。整个生产线由电子计算机自动控制，氮基可控气氛保护，技术先进，设备结构合理，生产线按不同的工艺流程进行控制，生产过程全自动进行。
Claims (6)
1. 一种适用于贝氏体和马氏体淬火的分级淬火工艺，其特征在于：所述工艺流程包括以下步骤：
a.加热：将热处理零件加热至820℃～880℃；
b.淬火：将加热后的零件迅速放入低温硝盐槽淬火并等温，零件在硝盐槽中的淬火温度为160℃～240℃，等温时间为5～90分钟；
c.冷却：将硝盐淬火后的零件转入油槽中冷却或风冷后水冷；
d.清洗：将冷却后的零件放入温水槽中清洗，清洗温度为50℃～80℃；
e.回火：将清洗后的零件转入空气炉中等温回火，等温回火温度为160℃～240℃，保温时间为3～6小时。
2. 一种如权利要求1所述的适用于贝氏体分级淬火或马氏体分级淬火的设备，其特征在于：该设备为辊底式多用生产线，通过调整工艺参数，可在该生产线上进行贝氏体分级淬火和马氏体分级淬火，该生产线由辊底式加热炉、硝盐槽、油槽、清洗机、烘干机和回火炉构成，其传动装置为辊棒式传动装置，其中，硝盐槽装设于加热炉和油槽之间，硝盐槽内设置有一个以上带辊棒的升降式淬火架。
3. 根据权利要求2所述的一种适用于贝氏体分级淬火或马氏体分级淬火的设备，其特征在于：所述硝盐槽内设置4个工位，每个工位分别设有带辊棒的升降式淬火架，各淬火架分别装设于硝盐槽上方的支撑架上。
4. 根据权利要求3所述的一种适用于贝氏体分级淬火或马氏体分级淬火的设备，其特征在于：所述各淬火架的一侧分别装有齿轮和齿条，通过齿轮和齿条的连接带动淬火架在硝盐槽中升降。
5. 根据权利要求3所述的一种适用于贝氏体分级淬火或马氏体分级淬火的设备，其特征在于：所述各淬火架与支撑架之间装有气动装置，通过气动装置带动淬火架在硝盐槽中升降。
6. 根据权利要求2所述的一种适用于贝氏体分级淬火或马氏体分级淬火的设备，其特征在于：在油槽与清洗机之间装设有高压风机装置。
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