CN110923411A - 一种箱式多用炉渗碳淬火组织细化工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了一种箱式多用炉渗碳淬火组织细化工艺方法，即在工件渗碳后，将工件从加热室拉到前室淬火油槽处保温正火，然后进入油槽中短暂停留浅层淬火，淬火后将工件提出油槽进行缓冷，缓冷后将工件推入加热室进行二次加热淬火，保温后再将工件拉到前室淬火油槽处，进入油槽进行二次正常淬火，淬火结束后经沥油、清洗、低温回火处理，完成工件的渗碳淬火工艺。该工艺方法不受设备构造限制，利用两工位的箱式炉即可完成，可替代传统的工艺方法，具有组织细化效果好，设备通用性高，避免工件质量缺陷，且能够大幅节约成本及工时的特点。

Description

一种箱式多用炉渗碳淬火组织细化工艺方法
技术领域
本发明属于机械加工热处理技术领域，具体涉及一种箱式多用炉渗碳后一次浅淬缓冷，再二次加热淬火，使工件组织细化、提高强度的工艺改进方法。
背景技术
目前热处理行业内渗碳淬火工艺主要使用井式渗碳炉或箱式多用炉两种设备，由于井式炉工艺参数控制精度较差，并且环境恶劣、污染严重已被逐渐淘汰；箱式多用炉具有自动化运行、参数控制精度高、生产效率高、污染小等特点，已被广泛使用。金属材料采用箱式多用炉进行渗碳淬火工艺，目的是为了细化组织，提高工件强度，箱式多用炉渗碳淬火处理普遍采用：1、渗碳后降温直接淬火，2、渗碳后空冷正火+二次加热淬火，3、渗碳后直接淬火+高温回火+二次加热淬火三种工艺方法，对某些受力复杂的关键部件，渗碳处理要求得到比较细致的金相组织，进一步加强工件的强度，需采取第2和第3两种工艺方法，但这两种工艺方法存在如下问题：
1、渗碳后空冷正火+二次加热淬火工艺，渗层马氏体金相组织能够达到2-3级，但是需要箱式多用炉前室具备三工位缓冷功能，使用受限，另外空冷冷速控制不当还会产生网状碳化物析出缺陷。
2、渗碳后直接淬火+高温回火+二次加热淬火工艺，渗层马氏体金相组织能够细化到1-2级，组织细化效果好，但工艺过程复杂，耗时长能耗高。
发明内容
本发明的目的是提出一种箱式多用炉渗碳淬火组织细化工艺方法，该方法可以替代传统的正火和高温回火工艺方法，不受设备构造限制，利用两工位的箱式炉即可完成渗碳后空冷、正火+二次加热淬火工艺，使工件的材料组织细化程度高，达到提高工件强度的要求。
本发明的目的可采用如下技术方案来实现：一种箱式多用炉渗碳淬火组织细化工艺方法，包括渗碳箱式多用炉，其上具有加热室、前室淬火油槽以及工件渗碳专用工装,所述的工艺方法是工件在箱式多用炉内渗碳后，将工件连同专用工装从箱式多用炉的加热室拉到箱式多用炉的前室淬火油槽中进行第一次浅层淬火，在前室淬火油槽内短暂停留浅层淬火后，将工件连同专用工装提出前室淬火油槽进行缓冷，缓冷后将工件连同专用工装推入箱式多用炉的加热室进行二次加热，工件连同专用工装二次加热后保温，保温结束后再将工件连同专用工装拉到前室淬火油槽处，进入油槽进行二次正常淬火，淬火结束后经沥油、清洗、低温回火处理，完成工件的渗碳淬火工艺。
所述的工件渗碳后，第一次浅层淬火如下：工件渗碳加热温度选择870-900℃，保温渗碳后，将工件连同专用工装从加热室移至前室淬火油槽处，空冷正火后进入前室淬火油槽中浅淬淬火，此过程用以提高奥氏体的稳定性，降低马氏体转变温度，在浅淬时能够形成少量的马氏体并保有较多的残余奥氏体；浅淬时间由工件有效厚度决定，有效厚度为20-50mm时，浅淬时间10-25秒，基本原则为工件表面温度降至200-400℃，心部温度降至500-600°。
所述的缓冷过程如下：
浅淬后将工件连同专用工装提出前室淬火油槽进行缓冷，缓冷过程相当于利用工件心部余温对工件进行一次中高温回火，将以形成的马氏体回火得到回火索氏体和回火托氏体，残余奥氏体直接转变为索氏体、托氏体或贝氏体，20-50mm有效厚度的工件缓冷时间不少于0.5小时。
所述的二次加热淬火如下：
缓冷后将工件连同专用工装再次送入加热室进行二次加热淬火，加热温度为820-850℃，工件二次加热以刚好能够将铁素体熔解干净、形成细小均匀的奥氏体时为最佳；保温后再次进入前室淬火油槽进行二次淬火，淬火过程中工件表层的奥氏体晶粒内形成细小马氏体，级别能够达到1-2级水平，心部组织为细小均匀的板条马氏体。
本工艺方法的渗碳扩散碳势、一次浅淬前温度、浅淬淬火时间、淬火油温度、淬火油搅拌烈度、缓冷时间、二次加热温度及保温时间为关键参数，只有将这几个参数进行优化配伍才能得到所要的结果，现场操作时时需要根据产品具体情况作出调整。
本发明在具体操作时，先确定工艺过程的各种参数，参数确定后利用设备操控机编辑输入程序，在正常淬火前插入浅淬控制程序，在操控台外部连接转换开关，接入时间计数器，通过设定时间数值控制浅淬工件在淬火油槽停留时间，实现浅淬淬火和正常淬火间的自动化切换控制。
本发明的有益效果是：该工艺方法不受设备构造限制，即可以在两工位多用炉使用，即一次浅淬后缓冷，降低工件温度，无需使用专用缓冷设施，也可适用于三工位带缓冷多用炉，三工位带缓冷多用炉缓冷过程可将工件置于缓冷室，不影响另外一炉工件进炉处理，另一炉工件处理完后，再对这炉浅淬缓冷工件进行二次加热淬火，能够达到同样效果，比较直接淬火+高温回火+二次加热淬火工艺，具有组织细化效果好，设备通用性高，避免工件质量缺陷，且能够大幅节约成本及工时的特点。
附图说明
图1为丰东UBE-600箱式多用炉渗碳自动线示意图；
图2 为150FMG发动机曲柄销浅淬缓冷二次淬火工艺曲线图；
图3曲柄销一次浅淬缓冷表层500倍金相组织；
图4曲柄销一次浅淬缓冷心部500倍金相组织；
图5曲柄销二次淬火回火后表层500倍金相组织；
图6曲柄销二次淬火回火后心部500倍金相组织；
图7曲柄销浅淬缓冷二次淬火工艺参数正交试验设计图；
图中：1、加热室，2、前室淬火油槽， 3、专用工装。
具体实施方式
下面以摩托车150FMG发动机曲柄销为例结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，摩托车150FMG发动机曲柄销为Φ25×39mm的圆柱体，在圆柱体中部和一侧斜向钻有相贯通Φ3mm的通油孔，材料为20CrMoH，热处理工艺要求为整体渗碳，渗层1.4-1.65mm，表面硬度HRC62-65,心部硬度要求HRC25-45,金相组织要求4级以下。
图1所示:使用设备为丰东UBE-600（前室两工位）箱式多用炉渗碳自动线，淬火冷却介质为等温分级淬火油，曲柄销的专用工装4为两套三层六个料盘结构，料盘底部铺底网，边框上放平网，工件竖直插入平网网格内，单炉装炉量1800件。
如图2所示，首先将工件装入专用工装3，渗碳处理时将工件连同专用工装3吊装到箱式多用炉渗碳自动线，启动控制程序，将工件连同专用工装3推入加热室1，加热到920°保温渗碳，渗碳结束后降温至880°保温，10分钟后将工件拉到加热室1的前室升降机上，随后升降机下降，将工件及专用工装3进入中速搅拌70℃的前室淬火油槽2中淬火，在淬火油中停留15秒钟后，升降机上升，将工件及专用工装4提出前室淬火油槽2缓冷，如图3、图4所示，缓冷使工件表层得到托氏体+索氏体组织为主，心部组织以贝氏体+托氏体为主的组织；缓冷40分钟以后将工件连同专用工装3推入加热室1中，加热到830°保温60分钟，保温结束后，再将工件连同专用工装3推送到加热室1的前室升降机上，升降机下降将工件放入90℃的前室淬火油槽2中淬火，在淬油中停留20分钟后，升降机升起沥油。随后将工件连同专用工装3拉出加热室1进行清洗，再进入回火炉进行160°加热，进行低温回火，保温时间为180分钟。如图5、图6所示，回火后检测工件表层马氏体1-2级，心部为板条马氏体组织，完全符合摩托车150FMG发动机曲柄销的渗碳淬火热处理要求。
本工艺方法的特征在于渗碳扩散碳势、一次浅淬前温度、浅淬淬火时间、淬火油温度、淬火油搅拌烈度、缓冷时间、二次加热温度及保温时间八个参数配合才能得到要求的细化组织，如图7所示，本案例使用正交实验法，能够快速优选确定配伍参数，实现箱式多用炉渗碳淬火细化组织的自动化控制工艺方法。

Claims (4)

1.一种箱式多用炉渗碳淬火组织细化工艺方法，包括渗碳箱式多用炉，其上具有加热室（1）、前室淬火油槽（2）以及工件渗碳专用工装（3）,其特征是：所述的工艺方法是工件在箱式多用炉内渗碳后，将工件连同专用工装（3）从箱式多用炉的加热室（1）拉到箱式多用炉的前室淬火油槽（2）中进行第一次浅层淬火，在前室淬火油槽（2）内短暂停留浅层淬火后，将工件连同专用工装（3）提出前室淬火油槽（2）进行缓冷，缓冷后将工件连同专用工装（3）推入箱式多用炉的加热室（1）进行二次加热，工件连同专用工装（3）二次加热后保温，保温结束后再将工件连同专用工装（3）拉到前室淬火油槽（2）处，进入油槽进行二次正常淬火，淬火结束后经沥油、清洗、低温回火处理，完成工件的渗碳淬火工艺。
2.根据权利要求1所述的一种箱式多用炉渗碳淬火组织细化工艺方法，其特征是：所述的工件渗碳后，第一次浅层淬火过程如下：
工件渗碳加热温度选择870-900℃，保温渗碳后，将工件连同专用工装（3）从加热室（1）移至前室淬火油槽（2）处，空冷正火后进入前室淬火油槽（2）中浅淬淬火，此过程用以提高奥氏体的稳定性，降低马氏体转变温度，在浅淬时能够形成少量的马氏体并保有较多的残余奥氏体；浅淬时间由工件有效厚度决定，有效厚度为20-50mm时，浅淬时间10-25秒，基本原则为工件表面温度降至200-400℃，心部温度降至500-600°。
3.根据权利要求1所述的一种箱式多用炉渗碳淬火组织细化工艺方法，其特征是：所述的缓冷过程如下：
浅淬后将工件连同专用工装（3）提出前室淬火油槽（2）进行缓冷，缓冷过程相当于利用工件心部余温对工件进行一次中高温回火，将以形成的马氏体回火得到回火索氏体和回火托氏体，残余奥氏体直接转变为索氏体、托氏体或贝氏体，20-50mm有效厚度的工件缓冷时间不少于0.5小时。
4.根据权利要求1所述的一种箱式多用炉渗碳淬火组织细化工艺方法，其特征是：所述的二次加热淬火过程如下：
缓冷后将工件连同专用工装（3）再次送入加热室（1）进行二次加热淬火，加热温度为820-850℃，工件二次加热以刚好能够将铁素体熔解干净、形成细小均匀的奥氏体时为最佳；保温后再次进入前室淬火油槽（2）进行二次淬火，淬火过程中工件表层的奥氏体晶粒内形成细小马氏体，级别能够达到1-2级水平，心部组织为细小均匀的板条马氏体。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2729616Y (zh) * 2004-09-27 2005-09-28 祁标 密封箱式多用炉
WO2008056552A1 (fr) * 2006-11-06 2008-05-15 Honda Motor Co., Ltd. Procédé de fabrication d'acier cémenté à haute concentration
CN102605378A (zh) * 2012-01-13 2012-07-25 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种齿轮的渗碳淬火方法
CN104128769A (zh) * 2014-07-24 2014-11-05 成都亨通兆业精密机械有限公司 一种有利于均匀成分分布的齿轮生产工艺
CN107099767A (zh) * 2017-06-05 2017-08-29 长沙天和钻具机械有限公司 一种爆破用钻头热处理工艺
CN109609893A (zh) * 2019-01-22 2019-04-12 北京机电研究所有限公司 一种真空渗碳后细化组织的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2729616Y (zh) * 2004-09-27 2005-09-28 祁标 密封箱式多用炉
WO2008056552A1 (fr) * 2006-11-06 2008-05-15 Honda Motor Co., Ltd. Procédé de fabrication d'acier cémenté à haute concentration
CN102605378A (zh) * 2012-01-13 2012-07-25 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种齿轮的渗碳淬火方法
CN104128769A (zh) * 2014-07-24 2014-11-05 成都亨通兆业精密机械有限公司 一种有利于均匀成分分布的齿轮生产工艺
CN107099767A (zh) * 2017-06-05 2017-08-29 长沙天和钻具机械有限公司 一种爆破用钻头热处理工艺
CN109609893A (zh) * 2019-01-22 2019-04-12 北京机电研究所有限公司 一种真空渗碳后细化组织的方法

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