正火与退火工艺守则DOC.docx
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正火与退火工艺守则DOC
正火与退火工艺守则
结合我厂现有设备和实际生产情况制定本工艺守则,其适用于我厂现有各种原材料及半成品的退火与正火工艺
一、准备工作
1.检查准备仪表是否正常。
2.核对材料与图纸是否相符,了解零件的技术要求和工艺规定
3.对表面不允许氧化脱碳件采取必要的保护措施
4.盐炉返修件要清理表面残盐
二、工艺规范
常用钢材的退火温度见表1
钢号
完全退火
等温退火
球化退火
硬度HB
40Cr65Mn
800-830
179-229
60SiMn
760-780
179-229
GCr15
850-870
720-750
179-229
GCr6
850-870
720-750
179-229
T8T8A
750-770
750-770
640-660
156-207
T10T10A
750-780
850-870
670-690
750-770
640-670
159-207
T12T12A
750-780
850-870
670-690
750-770
640-670
159-207
9Mn2V
770-790
770-790
680-700
179-229
9SiCr
780-810
690-710
197-241
CrWMn
770-790
680-700
197-241
2Cr13
860-880
860-880
730-750
≤187
38CrMoAl
900-920
≤229
3CrW8
860-880
680-700
≤255
Cr12Mo
860-880
680-700
≤255
常用材料的正火温度见表2
钢号
正火温度
回火温度
硬度HB
15
910-940
≤143
35
850-870
≤187
45
840-860
170-217
20Cr
900-940
143-179
40Cr
860-880
179-229
20CrMnTi
860-880
163-207
42MnVB
860-880
680-720
179-229
35CrMo
840-860
207-241
38CrMnAl
910-930
700-720
179-229
45(齿条)
890-910
180-210
20Cr渗碳后
880-900
20MnVB渗碳后
800-900
有效厚度见《淬火回火工艺守则》
保温时间
1、电炉保温时间=零件的有效厚度×保温系数
2、不同钢种的保温时间见表3
钢种
保温系数
退火
正火
碳素结构钢
1.5-1.8
1.0-1.5
合金结构钢
1.8-2.0
1.2-1.8
合金工具钢
2.0-3.0
●装炉温度及升温速度
a)碳素钢、合金钢正火的装炉要求在小于或等于工艺温度下装炉,随炉升温,合金结构钢、合金工具钢的退火要求在550℃以下装炉,随炉升温
b)高速钢及复杂截面差较大件易低温装炉,且需在550-700℃间均温1-2小时后随炉升温
●冷却速度及出炉温度
a)碳素钢、合金钢退火后随炉冷却至550℃以下,可出炉空冷
b)高合金钢退火冷却速度应不大于100℃/小时,冷却至550℃以下可出炉空冷
c)等温退火件等温后随炉冷至550℃以下出炉空冷,对小件及简单件可在等温后直接空冷
d)正火件在空气中散开冷却,不允许堆放或置于潮湿有水的地方冷却
e)为削除网状碳化物的正火,在700℃以上应采取适当的强制冷却
三、加热设备
1.我厂退火件、正火件加热主要采用箱式加热炉,对需保护的零件可采用盐炉或渗碳炉
2.加热设备及测温装置应符合相关规定
四、操作方法及注意事项
1.零件装炉时应放在预先设置的有效加热区内,装炉量、装炉方式应保证零件能均匀加热、冷却且不造成缺陷为原则
2.装炉后应检查零件与电热元件确无接触方可送电升温
3.保温时间是从炉子升到工艺规定温度算起,装炉量大时应适当延长
4.对细长薄板件,装炉要特别小心,以防变形
五、低温退火
1.其工艺参数如下表
类型
设备
加热温度
时间
冷却
65Mn弹簧钢片
RTx-45
650-750
0.5mm/min
空冷
焊接件
RTx-45
650
2-4h
≤350度出炉
紫铜管
RTx-45
680-720
热透
清水
六、铸铁热处理退火
1.针对消除铸铁中白口的问题而制定其工艺参数其工艺参数如下图:
2.升温速度控制在80-100℃/小时,降温随炉即可
二、调质工艺守则
调质是淬火加热加高温回火的操作简称。
其目的是要得到回火索氏体,从而提高零件的综合机械性能,也为氮化、中高频处理作预先的组织处理。
调质工艺规程如下:
1.淬火加热温度及回火温度见表
在选择温度时应注意一列两点:
1)根据表面情况,锻坯件氧化皮较厚者选上限,较薄者先中限,粗车后的光坯选下限
2)根据冷却条件,淬水的选下限,淬油的则选上限
2.淬火保温时间的选择:
淬火保温时间的长短依据钢的导热、工件本身的厚度与形状、装炉量及方式、加热温度的高低平决定,依公式
t=a×k×D
式中a_____加热系数
k_____装炉系数
D_____有效厚度
3.冷却剂的选择
1)形状简单的碳素钢在盐水或水中冷却
2)形状复杂的碳素钢及有效厚度较粗的合金钢。
采用双液淬火(水---油,或水---空)水---油淬火在水中的时间以工作的有效厚度每3-5毫米1秒计算,水---空淬火时间为:
直径<30mm每2mm1秒
直径>30mm每1mm1秒
以上指工件达到200℃左右时在空中冷却
3)合金钢φ<30~50mm是在油中冷却,合金工具钢均在油中冷却,形状复杂零件淬油的温度不低于30℃
三、人工热时效工艺守则
(一)HT200热时效操作规程
根据热时效工艺守则和我公司铸件精度要求高的特点,制定本操作规程
1.时效前的准备工作
a)时效前铸件应清理干净,不得有杂物
b)检查炉体各部位、烟道、风道、闸门台车、鼓风机、拖拉机构是否正常。
c)检校各测点热偶仪表,使其处于正常工作状态。
d)根据铸件特点准备好垫铁、工装
2.装炉
a)每次装炉应力求铸件厚度、结构复杂系数接近,以利于选择合适的工艺参数。
b)应掌握大不压小、重不压轻的原则。
c)铸件的排放和支撑
1.铸件的排放应有利于均匀受热和炉气正常流通。
2.关键件、关键面不得摆放铸件,如床身导轨面
3.为防止因工件自重引起变形,增加新应力,垫铁最大支距不大于铸件最大宽度的1/3,层装时上下垫铁不得错开
4.铸件距台车面不小于100mm,距炉顶不小于400mm,铸件层间距不小于50mm,和邻铸件间距不小于100mm,铸件距台车门不小于200mm
5.铸件在垫铁上要摆放平稳整齐,不超高,不超宽
6.经检验人员检验合格后,检查台砂车封正常后开动台车进入炉膛;炉膛的炉壁对齐,缝隙处用石棉或泥封严
7.加热、保温、降温
a)加热、保温、降温工艺轴线如上图所示
b)铸件入炉温度不得超过200℃,加热速度不大于100℃/小时,如果工作台、体壳等杂活多时,加热速度应小于60℃/小时,升温过程中三个测点温差应小于100℃
c)保温:
保温时间一般为5小时,如装炉量大保温时间应适当延长,在保温过程中三个温度测点温差应控制在60度以内
d)降温,一般情况下温度应控制在70℃/小时以下,如果杂活较少降温控制在50℃/小时以下。
200℃以下就可出炉
e)为了便于检查分析,应将烧炉的情况如实填入热时效过程记录表上,和记录纸一起交检验人员保存备查
8.出炉
a)出炉前抽出热电偶以免损坏。
b)冬季出炉分二次,隔30分钟拖出台车
9.交检
大炉时效件卸炉后,应通知检验人员,按有关规定检验签字后方可转入下一道工序
10.安全生产
a)电器及机械部分操作,执行相关操作规程。
b)工作完毕及时清理时效炉周围易燃物品,关掉总电源
d)消除应力的回火处理(人工时效)
消除应力是为了去除某些零件经粗加工后所产生的应力以及经校直后所引起的应力,以保证精度稳定及为下道工序热处理减少变形打好基础。
1.消除机加工应力
时效温度一般是在120-180℃之间,保温4~-6小时,其目的是稳定残留奥氏体及减少机加工应力,使尺寸稳定。
我厂砂轮主轴38CrMoAL是例外,其时效温度为240±10℃,保温6-12小时。
2.消除校直应力
c)毛坯调质弯曲后进行校直,其消除应力温度应低于调质回火温度30-50℃。
d)淬火件校直后其消除的温度以不降低其硬度为原则,一般为160-300℃,在烘干或油浴中处理
四、盐浴炉淬火工艺守则
盐浴炉淬火是将工件放在熔融的盐浴内,加热到相应的转变温度以上,保温一定时间,然后用很快的速度过冷,使之得到过饱和的固溶体(马氏体)组织,这种组织是很不稳定的,并存有很大的淬火应力,必须通过回火来改善此组织。
本守则用来作盐浴淬火时之指导性文件,如规定与有出入时,应按工艺卡片之规定进行操作。
(一)准备工作
1、按工票图纸及工艺卡核对零件及看清工艺要求,如发现有问题时应向施工人员提出反映,会同有关部门共同确定操作方法。
2、装淬火工夹具或绑铁丝,并注意:
a)检查零件是否碰伤、裂纹、凹痕等。
b)工件放置是否平稳,铁丝是否绑牢,加热时放置是否平直,不产生弯曲变形。
c)长度大于直径4倍的零件,淬火时应垂直吊
3、工件形状复杂,有不需淬硬的孔眼、螺纹、凹槽或厚度突变之零件,为了防止变形和淬裂,需进行绕色或填堵石棉绳,或操作技术有把握而采用等温、分级或延迟方法淬火
4、检查自动控温仪表和热电偶,如有问题,即请仪表管理人员校正
5、加热零件入浴前必须烘干,防止爆炸伤人。
6、内热式电极盐浴炉,每天必须用氯化铵脱氨一次,氯化铵之制取法为:
a)原料50%NH4CL+50BaCL2外加一定数量之糖浆混合。
b)混合好后在模子内成型,并在200℃左右的烘干炉内烘干。
c)使用时用铁丝笼罩起压入浴炉底部,待反应完毕后取出。
d)将脱氧盐用干净的铜棒取出少许,送化验室化验,其BaO含量应<0.3%,否则脱氧不善,应继续进行脱氧。
7、由于加热介质不纯或其它因素影响,炉内经常出现一些沉淀物,必须及时清理每周至少清理一次
(二)淬火
1、形状复杂、零件批量较大者,淬火前必须先试淬一件,经检查不产生裂纹而硬度及变形等在工艺卡规定的范围内,方可正式成批淬火。
2、装炉
a)工件保证干燥入炉,不与炉底炉壁接触,与电极应保持大于50mm的距离,防止接触时过热。
b)装炉温度允许高于加热温度20-30℃
c)北京地区炉量不得超过额定载荷
3、淬火温度
本厂常用钢材的淬火温度见表1
厂内常用金钢材淬火温度选择
4、保温时间
a)高合金结构钢、合金工具钢,每1mm有效厚度1分钟。
b)碳素工具钢、低合金渗碳钢、结构钢、每2mm有效厚度为1分钟。
c)碳素结构钢、渗碳钢,每2.5-3mm有效厚度为1分钟
5、有效厚度的决定方法:
a)圆柱形实心零件,以直径D计算
b)长方形零件以厚度h计算
c)空心零件
1.S 2.h>1.5S时 外径>7倍内径,按实心计算 外径<7倍内径,按1.5S计算 d)实心圆锥体以距大端1/3外直径为有效厚度 e)阶梯轴或截面大小突变的零件以较大直径或较厚截面为有效厚度,但是热系数选用下限,如截面尺寸相差太大可以直径或截面的平均值为有效厚度。 f)当零件形状复杂时,以零件的主要部分为有效厚度 g)球体以球径乘以0.6为有效厚度 在不同的有效厚度零件装炉进,还应考虑其艾一性,并以其中最大的有效厚度计算该炉的保温时间。 而在零件很小时,最少的保温时间不应小于5分钟。 6、冷却 a)常用之冷却剂成份如表2所示: b)供用冷却剂时注意事项: 1.供用盐水时 1、盐水冷却能力很大,零件冷至200-300℃时,易使零件开无裂,特别在过热时更易产生。 因此水淬零件的加热温度不要太高,在水中时间更应严格控制,勿使过长。 2、增加冷却水温会使冷却能力降低,因此水温不要超过40℃。 3、水面漂浮油污应随时除去,槽底杂质及氧化铁皮每隔一个清理一次。 2.使用油时注意: 淬火用油为避免油质变浓而失去冷却能力,需经常清除盐渣杂物,每隔6个月须将旧油过滤使用或更换新油。 3.使用油盐时 a)淬火时注意勿使高温盐过多带入,造成熔点提高,降低冷却能力。 b)水分过多蒸发时,也会造成熔点提高,注意温度,酌情加水。 c)每开炉一次要清除槽底污物杂质一次。 d)使用一年后,盐已老化,更换新盐一次。 4.使用碱浴时注意 a)碱浴冷却能力爱到其中含水量的影响,应经常化验碱浴的成分和含水量,以便调整。 b)碱浴在淬火时飞溅现象,操作时应注意带面罩及防护。 7、淬火操作方法须知: a)长方形、圆柱形及圆筒状零件。 应单件垂直入。 b)套形或环状零件、内孔为精密尺寸时,应轴向入水: 内孔要求不高,而高度较小时,可径向入水。 c)厚薄不一的零件,要尽是使厚处先入水 d)单边长槽零件,可以槽口向上倾斜45°入水。 8、零件淬火后应尽快回火,一般零件停留不得超过8小时,大件、锻模合金钢及形状复杂的零件,需立即回火。 9、淬火方法可以选择下列之一各种: a)水冷淬火: 形状简单、碳素钢含量在0.45%以下的零件可采用之 b)油冷淬火: 各种合金钢零件,淬硬性好的可采用之。 c)双液淬火: 形状的零件,为了减少开裂变形,零件加热后先淬入冷却速度快的水中,停留一定时间,使奥氏体通过不稳定区,然后再注入冷却速度慢的油或其他介质中。 一般有下列几种: 1.水---油: 在水中停留的时间,按零件的复杂程度而定,约每3-6mm有效厚度为1秒。 2.水---空气: 用来处理大型的碳素工具钢,低合金结构钢,平常称为略热取出,水中冷却时间可依据水浪翻滚及听水声等来判断,若水面渐趋平稳,水声由原来的轰轰声转为嗤嗤声时即可取出气冷。 3.油---空气: 合金工具钢及模子钢零件,由于含碳量及合金量较多,马氏体比溶大,冷得透易造成开裂,故零件冷至马氏体转变点即可取出。 d)延迟淬火: 截面厚薄悬殊。 形状复杂的碳素钢零件,采用水油淬火后危险截面处仍然开裂者采用之。 操作时零件从炉内取出后先在空气中停留一段时间,使危险截面处温度冷却至Ac1以下,而其他部分仍在Ac3以上,然后再水---油冷却。 e)三液淬火: 有些形状复杂,其危险截面处无法向大气散发热量,不能依靠空气预冷时可采用油---水---油三液淬火,第一次油冷的目的和延迟淬火中的空气预冷相同。 (以上之水,均系盐水) f)熔盐分级淬火: 工作淬入硝盐的混合液中,内外温度均匀后取出在气中冷却,可以减少变形和开裂,对截面厚度较薄的碳素钢零件(如薄壁套)及带有销槽的合金钢零件等均可采用之。 g)等温淬火: 要求变形最小的零件如油泵芯子、尾架套筒等,可采用等温淬火,淬火后得奥氏体,不必再回火处理。 等温盐用KNO350%+NaNO250%,温度为260℃左右。 h)碱浴淬火: 对易变形之碳素结构钢及碳素工具钢可采用之,淬火后零件表面为银灰色。 1)精密尺寸的零件,淬火前后需检查尺寸变化,细长轴类零件,淬火后要进行弯曲检查。 2)退修件按下列原则重新淬火 a)形状简单的水淬零件,可以不以退火重淬一次 b)分级、油冷的低合金钢,可以不以退火重淬二次,但必须保证以不脱碳为原则。 c)大型、形状复杂、精度高以及高合金结构钢、合金工具钢零件必须经退火、高温回火或正火处理削除淬火内应力后方可重淬。 d)任何零件不得返复加热超过三次。 五、回火工艺守则 回火的目的是消除淬火时的内应力,稳定组织增加韧性,得到需要的机械性能。 淬火的零件必须经过回火处理。 我厂的回火加热设备可在RJJ-36-6#式回火炉或硝盐浴中进行。 (一)回火前的准备工作 1)工件淬火后应经过清洗,表面应洁净,不得有盐渍、污秽之物。 2)按回火温度将各种零件分类,相同回火温度的零件放在一起。 3)将回火相同的零件,整齐的装在带有网眼的铁丝笼内,然后将吊入井式炉内加热,细长零件是注意防止产生弯曲变形。 4)检查测温仪表是否正确。 生产中应每开炉时请有关人员校正测温仪表。 (二)回火操作: 1.根据零件所需要达到的性能要求,回火可分为低温回火、中温回火、高温回火及人工时效四种 a)低温回火: 在150-250℃进行,目的是在不降低硬度的基础上消除淬火后的残余应力,改善马氏体的正方性,减少脆性。 b)中温回火: 在250-500℃之间进行,目的是使零件获得需要的硬度和足够的弹性极限和强度极限。 c)高温回火: 在500-650℃范围内进行,目的是获得较高的韧性及一定的强度和弹性。 2.装炉温度: 井式回火炉可以提高40℃装炉,目的在于避免炉温下降太多。 电极硝盐浴炉可以提高20℃装炉。 3.回火温度 回火温度主要决定于零件要求的硬度,不同材料要求不同硬度与回火温度的关系见附表(供参考用) 4.保温时间(见表2) 有效厚度 ≤20 21-40 41-60 61-80 81-100 101-120 保温时间 空气炉 40-60 60-90 90-120 120-150 150-180 180-210 盐炉 15-25 25-36 35-50 50-65 65-80 80-95 5.冷却 原则上回火后都在空气中冷却,但应注意: a)含合金元素高的零件有回火脆性,回火后应在油中进行冷却。 b)为清洗方便,也可在热水中冷却。 (三)回火操作时应注意事项 a)硝盐炉加热温度不得超过550℃,以免过热发生爆炸危险。 b)重要及批量较大的零件,应首先试回一件,检查硬度等合格后,方可成批装炉。 c)操作者应注意淬火时的质量,以防止淬火时发生的问题带到回火工作中来,不易于分析生毛病。 《见附表》 六、气体渗碳工艺守则 钢的气体渗碳,目的在于提高零件表面的含碳量,再经淬火后,使其表面有高的耐磨性与高的疲劳强度,而中心则有高的韧性和抗冲击性能。 本厂气体渗碳炉有: RJJ-60-9及RJJ-90-9两种。 (一)开炉前的准备工作 1.检查提升炉盖机构动作是否正常,然后将炉盖放在一边用耐火砖搁起,以免主轴弯曲。 2.检查油压起动装置中的油量,如不足则加2#锭子油。 主轴与轴承部分每开炉前加油一次。 3.检查控仪表工作是否正常,如不正常应通知校温人员,校正换新记录纸。 在记录纸上记明开炉日期及炉内零件名称及件号。 4.检查渗碳剂是否够用,如不足应注满,并检查管道是否畅通。 5.检查行车吊挂工具是否有损坏,如有损坏应进行检修。 6.工件表面是否清洁,不渗碳处是否留有去碳层或采取了防渗措施 7.工件装框是否合适,气流在工件之间能否畅通 8.工件装框应考虑减少变形。 9.每炉零件应附上一个渗碳试棒,以便出炉时检查。 10.压紧炉盖开炉,650℃起动风扇。 (二)气体渗碳工艺过程: 1.渗碳层深度和时间的关系见表1 *δmm不考虑加工余量。 在实际工作中应将图纸要求之δ+加工余量 渗碳层(δ)mm 允许范围(mm) 保温时间(h) 0.3 0.2-0.4 1 0.5 0.4-0.7 3 0.9 0.8-1.0 5 1.2 1-1.4 6 1.6 1.4-1.8 8.5 2.装炉时注意: a)装炉温度900℃ b)装炉时动作要迅速,压紧炉盖后要检查炉内有无漏气。 c)炉温到达工艺后0.5-1h内<视装炉量而定>放入2-3根试样以便渗碳过程中抽检。 3.渗碳过程的控制: a)工艺过程曲线如图所示: 阶段 升温 保温 降温 设备功率 60 90 60 90 60 90 渗剂 滴数/分钟 煤油 40-60 70-90 110-130 160-180 60-80 90-100 煤油 酒精 酒精140-160 酒精60-80 煤油100-120 酒精140-160 b)渗剂种类及滴量见表2 c) 此表仅供参考,在生产中应根据具体情况加以调整。 d)在炉子按正常工件规范工作20分钟以后,检查炉膛内压力,应达25mm水柱,并在此压力下检查炉膛是否有漏气。 e)在渗炭过程中应将排气管点燃,根据火焰颜色来判断炉内工作情况,一般火焰长度80-150mm。 f)在渗碳过程停止前0.5-1小时抽取最后一个试棒检查渗碳层深度以决定最后保温时间。 4.出炉 炉温降至750-650℃时,即可出炉,出炉后将零件吊在垫板上随渗碳筐一起空冷。 (三)、质量检查 1.将炉内试棒送金相检验,其深度应在工艺规定之范围内。 深度超差20%范围内的只作次品回用处理。 2.金相组织: 过共析层中的渗碳体应没有明显网状态化物,心部晶粒度小于6-8级。 3.硬度: 渗碳后零件硬度应低于HRC30,超出规定者应进行高温回火。 4.渗碳后弯曲超差者应按工艺卡要求进行校直。 七、碱性发黑处理工艺手则 (一)、碱性发蓝是为了防止零件锈蚀及增加美观,其工艺流程为: 装蓝—去油—清洗—酸洗—中和—清洗—发蓝—清洗—皂化—清洗—干燥—涂油—检查 具体操作方法如下: 1.装蓝 将适当数量的零件放入带孔眼的网蓝中,或用铁丝绑住吊挂,零件表面必须光洁,没有锈斑、油垢、盐渍等物。 2.去油 表面有油或脏物的零件,首先在80-100℃含有氢氧化钠70-150克/公升、碳酸钠35-40克/公升、水玻璃3-5克/公升的水溶液中煮10-30分钟。 3.清洗 去油完毕后在热水中冲洗3-5分钟,然后再在冷水中冲洗3-5分钟。 4.酸洗 将零件放在盐酸槽内进行酸洗,以除去零件表面的氧化物,根据酸性零件不同可分为二种。 a)30℃工业用纯盐酸: 应经粗加工和淬过火的零件均用此酸洗。 b)30℃工业用纯盐酸加1-2%甲荃或氧化亚锡,对表面磨光及精车零件,可在此缸内酸洗。 其中甲荃即缓蚀剂,易逸去,故在使用时应经常增补,浸蚀时间为1-3分钟,不得过长。 5.清洗 酸洗后零件应先在流动的冷水中冲3-5分钟,然后再在热水中冲洗3-5分钟。 6.中和: 将工件放在每升水内含有20-30克碳酸钠(苏打)的水溶液中5-10分钟彻底冲去残留在工件表面上的酸液。 7.发蓝: a)发蓝液成份比为氢氧化钠650克,亚硫酸钠250克,水1000克。 b)发蓝液之温度和时间,根据不同的材料见下表 钢材 发蓝温度℃ 发蓝时间(分) 备注 35、45钢 144-146 60 高碳钢T7-T12 138-142 50 合金钢 144-146 120 c)发蓝过程中要每隔20分钟左右将零件抖动一次或取出在冷水中冲洗,以防止零件局部不发蓝的现象。 d)发蓝液中浮渣应经常用带孔的勺子捞去,槽底的渣子也应每二周清除一次。 e)工作时由于槽液的沸腾,水分剧烈的蒸发,浓度要增大,沸点提高,
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