高碳钢Ac1f透烧球化退火新技术新工艺
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【摘要】在对高碳钢球化机制研究的基础上,提出了球化加热奥氏体化的 Ac1f透烧快速球化新 技术。并应用于 GCr15钢和 T12钢制件上,取得了明显的经济效益。
关键词 高碳钢 Ac1f透烧 球化退火 加热过程控制
Keywords high-carbon steel, Ac1f temperature equalization,spheroidizing annealing,
结语
耐磨性比盐浴单渗 B渗层耐磨性显著提高。其原因
1.45钢 RE-B共渗可获得渗层组织致密,渗层
主 要 是 RE-B共 渗 的 渗 层 深 度 增 加 和 致 密 性 提 高, 深度 较深,耐磨 性良好 的渗 层;RE催渗效 果 和 滑 化
以及 RE对渗层受摩擦时具有滑化效果。
效果明显。
5.应 用 试 验
2.采用 RE-B共 渗工艺 处理 的 45钢冷拔 模使
南 昌 青 湖 钢 管 厂 钢 管 冷 拔 模 原 采 用 45钢 盐 浴 单 渗 B处 理,使 用 效 果 不 佳,采 用 RE-B共 渗 处 理 后,耐磨性 能 大 为 改 善,使 用 效 果 显 著 提 高,具 体 使 用效果如表 2所示。
表 1 GCr15钢轴承套圈 Ac1f透烧球化退火结果
炉号
装量 /kg
原工艺
新工艺
平均硬度
保持时间/h 保持时间/min /HRB
1 >1000
2 >1000
3
1000
6～ 7 7
6～ 7
104 95 87
93.87 ≤ 94.5
92.5
制件 Ac1f透烧球化与原工艺球化的组织见图 1。
(a)原工艺球化 ×600
controltheheatingcourse
球化退火是高碳钢件锻后与机加工前所必须进 行的软化处理。近 30年来国内外虽对此作了大量的 探 索 工 作 ,其 中 主 要 是 借 助 于 奥 氏 体 (γ)形 变 硬 化 来 促 进高碳钢中的 碳 化 物 粒 化,但 在 工 业 上 由 于 工 艺 及设备等条件的限制没能得到应用。而在工业上广 泛应用的传统高碳钢球化退火技术尚无突破性进 展。作者通过对传统球化机制及加热过程控制的研 究提出了高碳钢工具钢球化退火的 Ac1f透 烧 加 热 奥 氏体化的新技术及新工艺。
责任编辑 吕德龙
U 34U
V新技术新工艺WU热加工技术 2002年 第 4期
(b)新工艺球化 ×400
图 2 T12钢制件 Ac1f透烧球化与原工艺球化的组织
要是 小 规 格 (100mm)三 角 锉 和 大 规 格 (250mm)大
扁锉。在对现场设备的热特性及原工艺生产品进行 检测后,了解机加 工 师 傅 对 原 球 化 退 火 后 锉 刀 机 加 工性(刨 削 和 磨 削)的 反 应。 技 术 要 求 HRB83～ 90 范 围 内,而 工 厂 师 傅 认 为 硬 度 范 围 在 HRB85～ 88 刨削和磨削性均满意。试验结果见表 2,组织见图 2。
930℃×5h渗 B + 直 接 淬 火 + 180℃ 回 火
冷拔模损坏前拉 拔 钢 管 重 量 /t 5～ 6
1.5～ 2
处 理 ,1995(6) 2.孙 希 泰 等 .固 体 渗 硼 的 发 展 概 况 .金 属 热 处 理 ,1995(6) 3.孔 德 谆 编 著.化 学 热 处 理 原 理.北 京:航 空 工 业 出 版 社, 1992
Ac1f透 烧 球 化 退 火 基 本 原 理
文 献 [1]研 究 表 明,高 碳 钢 球 化 处 理 后 组 织 中 单 位 面 积 (或 体 积 )内 碳 化 物 的 颗 粒 数 与 球 化 加 热 奥 氏体化时剩余碳化物的颗粒数相同。由此得出球化
组织中的碳化物颗粒是以剩余碳化物为核心长大而 成 。这 就 解 决 了 球 状 碳 化 物 的 形 核 问 题 。文 献 [2]指 出 γ碳 浓度 均匀与 否 直 接 关 系 到 球 化 速 度,不 均 匀 γ比均 匀 γ在 相同的 等温 球 化 条 件 下 球 化 速 度 快 6 倍 之 多 。为 了 在 球 化 的 加 热 奥 氏 体 化 时 ,既 可 获 得 尽 可能多的可以作为非均匀形核的剩余碳化物颗粒, 又可以得到具有尽可能大的不均匀碳浓度梯度的 γ,根 据 不 均 匀 γ加 热 工 艺 原 理 及 加 热 过 程 控 制 技 术,奥氏体化温度(TA)应选在 Ac1f,加热时间以透烧 为准的球化退火新技术。
生产现场测试与实验室模拟试验
首 先 对 生 产 现 场 设 备 (炉 子)进 行 热 特 性 测 试 及 锻 后 原 始 组 织 、现 行 球 化 退 火 后 组 织 的 检 验 。然 后
==================================================
4.耐 磨 性 能 磨损试验结果见图 3。可见,RE-B共渗渗层的
用效 果良好,比 盐浴单 渗 B的 冷拔模 所能拉 拔的 钢 管重量有显著增加。
参考文献
表 2 冷拔模使用效果比较
1.冯 承 明 等.渗 硼 过 程 的 稀 土 催 渗 与 共 渗 研 究 进 展.金 属 热
处理类型 RE-B共 渗 盐浴单渗 B
工艺规范
900℃ × 5hRE-B共 渗 + 直 接 淬 火 + 180℃ 回 火
结语
1.高碳钢球化退火的加热奥氏体化温度以 Ac1f 为 最 佳 ,加 热 时 间 以 透 烧 为 宜 。
2.用 Ac1f透 烧 加 热 奥 氏 体 化 退 火,在 不 用 改 变 设备的情况下,使 周 期 式 球 化 退 火 炉 连 续 冷 却 球 化 的周期缩短 50%,可以使奥氏体化的保持时间缩短 到原工艺的 25%～30%,提高了生产率,节约能源。
(b)新工艺球化 ×600
图 1 GCr15钢制件 Ac1f透烧球化与原工艺球化的组织
由 此 可 见 新 技 术 不 仅 满 足 了 硬 度 要 求,而 且 组
织中碳化物颗粒明显细化。并明显减少轴承套圈表
层的氧化脱碳,消除了原工艺出现的表层少量 PL 组
织。 使 原 加 热 奥 氏 体 化 时 间 的 6～ 7h缩 短 到
100min,同 时 也 使 缓 冷 时 间 缩 短 。
T12钢 Ac1f透烧球化退火
在 某 工 具 厂 的 T12钢 锉 刀 锻 坯 球 化 退 火 按 Ac1f透 烧 加 热 球 化 新 技 术 进 行 了 生 产 试 验。 现 场 球 化退火设备为 3台 45kW 罩式炉。生产的钢锉刀主
(a)原工艺球化 ×452
责任编辑 吕德龙
《新技术新工艺》·热加工技术 2002年 第 4期
· 33·
在 实验室模拟现场的具体状况 测 定 Ac1f点。根 据 现 场设备可能的条件制定出相应的 Ac1f透 烧 球 化 退 火 工艺及控制措施。
GCr15钢现场 Ac1f透烧球化退火
在某厂轴承套圈锻坯用新技术进行球化退火。 现 场 所 用 设 备 为 3台 75kW 箱 式 电 炉,装 炉 量 为 1000kg左右。硬度要求≤HRB97。结果见表 1。
3.此 新 技 术 新 工 艺 提 高 了 高 碳 钢 球 化 质 量 ,改 善 了 切 削 加 工 性 ,韧 性 明 显 提 高 。
参考文献
1.中 野 平,川 谷 洋 司.高 炭 素 低 合 金 钢 炭 化 物 球 状 化 成 长 O P Q R .铁 S 钢 (日 ),1972,58(14)T2012～ 2024 2.魏 成 富,王 学 前.奥 氏 体 碳 浓 度 在 球 化 退 火 中 作 用 和 机 理 的 研 究 .材 料 科 学 与 工 程 ,1999,17(1)T48 3.王 学 前,陈 治 娟,刘 惠 南.奥 氏 体 碳 浓 度 不 均 匀 及 对 改 进 淬 火 工 艺 的 探 讨 .金 属 热 处 理 ,1982(1)T54～ 63 4.王 学 前,陈 治 娟.不 均 匀 奥 氏 体 淬 火 与 节 能 热 处 理 .四 川 机 械 ,1983(12)T30～ 36 5.王 学 前,霍 金 山.加 热 过 程 控 制 与 工 件 透 烧 检 测.全 国 第 六 届 热 处 理 年 会 论 文 ,北 京 T兵 器 工 业 出 版 社 ,1995T429
表 2 T12钢 锉 刀 坯 Ac1f透 烧 球 化 退 火 结 果
炉
原工艺
锉刀规格
新工艺 硬度/ 新工艺
号wenku.baidu.com
保持时间/h 保持时间/minHRB 机加工性
1 三角锉 2 大扁锉 3 三角锉
5 6.5
5
80
87.5 矫直时柄部
不断
70
86.6 刨磨加工性
均满意
90
87.2 剁齿时"乱
齿 "明 显 少
可 见 在 设 备 等 硬 件 不 变 的 情 况 下,此 新 技 术 新 工 艺 不 仅 保 证 了 硬 度 要 求 ,而 且 还 处 于 最 佳 状 态 ,明 显 改 善 球 化 组 织,并 使 表 面 脱 碳 层 由 83.3µm 减 小 到26.7µm,还消除了表层中的 PL 组织。原工艺球化 的锉刀柄部在压 床 矫 直 时 易 断,机 加 工 时 刨 削 和 磨 削难以均满意。球化加热奥氏体化时间由原 5～ 6. 5h缩 短 到 70～ 90min,既 节 能 又 使 生 产 周 期 由 原 24h降至 12h,提高了炉子的利用率和生产效率。
高碳钢 Ac1f透烧球化退火新技术新工艺
TheNew TechniqueandNew TechnologyoftheAc1fTemperatureEqualization SpheroidizingAnnealingforHigh-carbonSteel 四川工业学院 (610039) 贺毅 王学前
关键词 高碳钢 Ac1f透烧 球化退火 加热过程控制
Keywords high-carbon steel, Ac1f temperature equalization,spheroidizing annealing,
结语
耐磨性比盐浴单渗 B渗层耐磨性显著提高。其原因
1.45钢 RE-B共渗可获得渗层组织致密,渗层
主 要 是 RE-B共 渗 的 渗 层 深 度 增 加 和 致 密 性 提 高, 深度 较深,耐磨 性良好 的渗 层;RE催渗效 果 和 滑 化
以及 RE对渗层受摩擦时具有滑化效果。
效果明显。
5.应 用 试 验
2.采用 RE-B共 渗工艺 处理 的 45钢冷拔 模使
南 昌 青 湖 钢 管 厂 钢 管 冷 拔 模 原 采 用 45钢 盐 浴 单 渗 B处 理,使 用 效 果 不 佳,采 用 RE-B共 渗 处 理 后,耐磨性 能 大 为 改 善,使 用 效 果 显 著 提 高,具 体 使 用效果如表 2所示。
表 1 GCr15钢轴承套圈 Ac1f透烧球化退火结果
炉号
装量 /kg
原工艺
新工艺
平均硬度
保持时间/h 保持时间/min /HRB
1 >1000
2 >1000
3
1000
6～ 7 7
6～ 7
104 95 87
93.87 ≤ 94.5
92.5
制件 Ac1f透烧球化与原工艺球化的组织见图 1。
(a)原工艺球化 ×600
controltheheatingcourse
球化退火是高碳钢件锻后与机加工前所必须进 行的软化处理。近 30年来国内外虽对此作了大量的 探 索 工 作 ,其 中 主 要 是 借 助 于 奥 氏 体 (γ)形 变 硬 化 来 促 进高碳钢中的 碳 化 物 粒 化,但 在 工 业 上 由 于 工 艺 及设备等条件的限制没能得到应用。而在工业上广 泛应用的传统高碳钢球化退火技术尚无突破性进 展。作者通过对传统球化机制及加热过程控制的研 究提出了高碳钢工具钢球化退火的 Ac1f透 烧 加 热 奥 氏体化的新技术及新工艺。
责任编辑 吕德龙
U 34U
V新技术新工艺WU热加工技术 2002年 第 4期
(b)新工艺球化 ×400
图 2 T12钢制件 Ac1f透烧球化与原工艺球化的组织
要是 小 规 格 (100mm)三 角 锉 和 大 规 格 (250mm)大
扁锉。在对现场设备的热特性及原工艺生产品进行 检测后,了解机加 工 师 傅 对 原 球 化 退 火 后 锉 刀 机 加 工性(刨 削 和 磨 削)的 反 应。 技 术 要 求 HRB83～ 90 范 围 内,而 工 厂 师 傅 认 为 硬 度 范 围 在 HRB85～ 88 刨削和磨削性均满意。试验结果见表 2,组织见图 2。
930℃×5h渗 B + 直 接 淬 火 + 180℃ 回 火
冷拔模损坏前拉 拔 钢 管 重 量 /t 5～ 6
1.5～ 2
处 理 ,1995(6) 2.孙 希 泰 等 .固 体 渗 硼 的 发 展 概 况 .金 属 热 处 理 ,1995(6) 3.孔 德 谆 编 著.化 学 热 处 理 原 理.北 京:航 空 工 业 出 版 社, 1992
Ac1f透 烧 球 化 退 火 基 本 原 理
文 献 [1]研 究 表 明,高 碳 钢 球 化 处 理 后 组 织 中 单 位 面 积 (或 体 积 )内 碳 化 物 的 颗 粒 数 与 球 化 加 热 奥 氏体化时剩余碳化物的颗粒数相同。由此得出球化
组织中的碳化物颗粒是以剩余碳化物为核心长大而 成 。这 就 解 决 了 球 状 碳 化 物 的 形 核 问 题 。文 献 [2]指 出 γ碳 浓度 均匀与 否 直 接 关 系 到 球 化 速 度,不 均 匀 γ比均 匀 γ在 相同的 等温 球 化 条 件 下 球 化 速 度 快 6 倍 之 多 。为 了 在 球 化 的 加 热 奥 氏 体 化 时 ,既 可 获 得 尽 可能多的可以作为非均匀形核的剩余碳化物颗粒, 又可以得到具有尽可能大的不均匀碳浓度梯度的 γ,根 据 不 均 匀 γ加 热 工 艺 原 理 及 加 热 过 程 控 制 技 术,奥氏体化温度(TA)应选在 Ac1f,加热时间以透烧 为准的球化退火新技术。
生产现场测试与实验室模拟试验
首 先 对 生 产 现 场 设 备 (炉 子)进 行 热 特 性 测 试 及 锻 后 原 始 组 织 、现 行 球 化 退 火 后 组 织 的 检 验 。然 后
==================================================
4.耐 磨 性 能 磨损试验结果见图 3。可见,RE-B共渗渗层的
用效 果良好,比 盐浴单 渗 B的 冷拔模 所能拉 拔的 钢 管重量有显著增加。
参考文献
表 2 冷拔模使用效果比较
1.冯 承 明 等.渗 硼 过 程 的 稀 土 催 渗 与 共 渗 研 究 进 展.金 属 热
处理类型 RE-B共 渗 盐浴单渗 B
工艺规范
900℃ × 5hRE-B共 渗 + 直 接 淬 火 + 180℃ 回 火
结语
1.高碳钢球化退火的加热奥氏体化温度以 Ac1f 为 最 佳 ,加 热 时 间 以 透 烧 为 宜 。
2.用 Ac1f透 烧 加 热 奥 氏 体 化 退 火,在 不 用 改 变 设备的情况下,使 周 期 式 球 化 退 火 炉 连 续 冷 却 球 化 的周期缩短 50%,可以使奥氏体化的保持时间缩短 到原工艺的 25%～30%,提高了生产率,节约能源。
(b)新工艺球化 ×600
图 1 GCr15钢制件 Ac1f透烧球化与原工艺球化的组织
由 此 可 见 新 技 术 不 仅 满 足 了 硬 度 要 求,而 且 组
织中碳化物颗粒明显细化。并明显减少轴承套圈表
层的氧化脱碳,消除了原工艺出现的表层少量 PL 组
织。 使 原 加 热 奥 氏 体 化 时 间 的 6～ 7h缩 短 到
100min,同 时 也 使 缓 冷 时 间 缩 短 。
T12钢 Ac1f透烧球化退火
在 某 工 具 厂 的 T12钢 锉 刀 锻 坯 球 化 退 火 按 Ac1f透 烧 加 热 球 化 新 技 术 进 行 了 生 产 试 验。 现 场 球 化退火设备为 3台 45kW 罩式炉。生产的钢锉刀主
(a)原工艺球化 ×452
责任编辑 吕德龙
《新技术新工艺》·热加工技术 2002年 第 4期
· 33·
在 实验室模拟现场的具体状况 测 定 Ac1f点。根 据 现 场设备可能的条件制定出相应的 Ac1f透 烧 球 化 退 火 工艺及控制措施。
GCr15钢现场 Ac1f透烧球化退火
在某厂轴承套圈锻坯用新技术进行球化退火。 现 场 所 用 设 备 为 3台 75kW 箱 式 电 炉,装 炉 量 为 1000kg左右。硬度要求≤HRB97。结果见表 1。
3.此 新 技 术 新 工 艺 提 高 了 高 碳 钢 球 化 质 量 ,改 善 了 切 削 加 工 性 ,韧 性 明 显 提 高 。
参考文献
1.中 野 平,川 谷 洋 司.高 炭 素 低 合 金 钢 炭 化 物 球 状 化 成 长 O P Q R .铁 S 钢 (日 ),1972,58(14)T2012～ 2024 2.魏 成 富,王 学 前.奥 氏 体 碳 浓 度 在 球 化 退 火 中 作 用 和 机 理 的 研 究 .材 料 科 学 与 工 程 ,1999,17(1)T48 3.王 学 前,陈 治 娟,刘 惠 南.奥 氏 体 碳 浓 度 不 均 匀 及 对 改 进 淬 火 工 艺 的 探 讨 .金 属 热 处 理 ,1982(1)T54～ 63 4.王 学 前,陈 治 娟.不 均 匀 奥 氏 体 淬 火 与 节 能 热 处 理 .四 川 机 械 ,1983(12)T30～ 36 5.王 学 前,霍 金 山.加 热 过 程 控 制 与 工 件 透 烧 检 测.全 国 第 六 届 热 处 理 年 会 论 文 ,北 京 T兵 器 工 业 出 版 社 ,1995T429
表 2 T12钢 锉 刀 坯 Ac1f透 烧 球 化 退 火 结 果
炉
原工艺
锉刀规格
新工艺 硬度/ 新工艺
号wenku.baidu.com
保持时间/h 保持时间/minHRB 机加工性
1 三角锉 2 大扁锉 3 三角锉
5 6.5
5
80
87.5 矫直时柄部
不断
70
86.6 刨磨加工性
均满意
90
87.2 剁齿时"乱
齿 "明 显 少
可 见 在 设 备 等 硬 件 不 变 的 情 况 下,此 新 技 术 新 工 艺 不 仅 保 证 了 硬 度 要 求 ,而 且 还 处 于 最 佳 状 态 ,明 显 改 善 球 化 组 织,并 使 表 面 脱 碳 层 由 83.3µm 减 小 到26.7µm,还消除了表层中的 PL 组织。原工艺球化 的锉刀柄部在压 床 矫 直 时 易 断,机 加 工 时 刨 削 和 磨 削难以均满意。球化加热奥氏体化时间由原 5～ 6. 5h缩 短 到 70～ 90min,既 节 能 又 使 生 产 周 期 由 原 24h降至 12h,提高了炉子的利用率和生产效率。
高碳钢 Ac1f透烧球化退火新技术新工艺
TheNew TechniqueandNew TechnologyoftheAc1fTemperatureEqualization SpheroidizingAnnealingforHigh-carbonSteel 四川工业学院 (610039) 贺毅 王学前