PDF《国外金属热处理》

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7I.fR, t r [ 摘要] 淬 火前 预热处 理可以解 决rh于残 余压应力 增加带来的各种 问题 . 改善 淬硬层的分 布并 获得最佳的组织 结构 . 我 们在对 轮辊等工件进行 感应 淬火时 , 偶然 发现 . 感应淬火前 预热处理可以解决各 种尺 寸稳定性 问韪 倒如可 以减少变 形;

改善形状 不规则 的工件淬硬层的分 布.增加淬硬 层深度.改善感 应淬火硬化层的显微组织.获得恰 当的残 余应力并避 免 了裂纹 . 轮辊是 车辆机车如 履带 式传 动机 车的转动 轮 .通常 每辆 机车需 用12至

1 6个轮辊、轮辊选用1042钢 , 先 进行严 格 的变 质处理,再经模锻墩 实.轮辊要求表 面 最低硬度 为HRC

5 5 . 轮 辊理 想的硬化层分布 应 为轮 辊的截面方 向. 如图1(略) , 轮辊热处理的困难 在 于沿 轮辊 凸缘和 轮缘 方 向难 以获 得恰 当的淬火硬度 分布 . l 问题图2(略)为轮辊的示意 图.轮辊的 生产 工序 是先把 两个分 部件焊接 在一 起. 然 后镗 孔车削端 面,钻孔、攻丝 . 最 后精毽 , 公差 为0.001英寸 .成品 的轮辊装置应包 括精 密的 矗.'轮辊 亩j 毫应淬硬区的环I 瞽 应力 ^一^ 向 提供 的甚少 .在 生产和实验室中 , 对感应 淬火凸轮轴和 曲轴进行 了监控 .在生产 中.对经受严重弯 曲疲 劳的零件也进行 了监 控.今天一种 以感 应 线圈波 幅作 为信号 的 监控仪 可 以在一家大 型设备制造厂家 赡买到 . 通 过一个 水冷 线 圈可 以在 很差 环境 中 实现有效感 应电流或涡 流电流信号传感 , 这幔^想到 可以将这种监控技术用于其它类 型加热设备上 的热 加工 .在 适当的频率下 . 通过采用 交流 电低能级 , 焊接 、 火焰淬 火甚至炉加热均 可 以得到监 控.本项技术 也能够 对金 属从 熔融 态凝 固时 变化 的电学 状 态进 行信号 传感 , 从而辩 别合盘和 预测铸件中 的组织.・43・维普资讯 http://www.cqvip.com 机械化焊接 , 传动辅 、 轴承座 、 密封 圈及润 滑剂.晟严重 的问题 是轮辊使 用不到 l

0 0 0小时.中心孔张开 . 外滚珠轴承座 圈转动 , 从而 在 短时 间内损害 了轮辊的使 用寿 命. . 为了确定轮辊中心孔 张并 的原因 , 车辊 装 备之前 , 所有与 中心孔尺 寸有关 的部件均 进行了检查 , 但结果表 明滚珠的载荷 与装 备 均为适宜的 .而 最后 , 轮 辊在采用

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0 0 ~ Z, 功率170KW加热70秒,预冷 8秒后水 冷至 室温 的 感应淬 火工 艺后 , 其 中心孔 缩 小大约

0 .

0 2 0英寸这样就产生 了问 题.尺寸为4.0英寸的 中心孔 由于感应 淬火后 孔经缩 小,而进行 精加工 , 轮辊在 使用 时感应 淬火的应 力 释放 , 使 中心 孔壁 收 缩导 致 中心孔 尺寸 增大 . 轮辊 中心孔 尺寸 不稳 定的解决办 法,人们进行 了许 多努力 但至 今 没有 缩中心孔 在 冷却时 , 外层金属 收缩 , 因而 形 成极大 的环形应力 , 挤 压中心孔使其缩 小.2预热的优点预热 既可 以用来缩 小尺 寸.也可 以用来 扩大尺寸 . 例如对不要求淬 火的大 型齿 轮中 心孔进行感 应加热会 使中心孔 尺寸增大 , 如图3,齿根 园 弧处 的残余压应力也增加了2500psi,尽管 对此 未 作详 细的 分析,但正 如LissMa s s i e o n和Mc k l o s k y报道的那样,预热21.Inl结果 有些 轮辊在 感应 淬 火前进行

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0 . F /

2 3

2 ℃预热 , 试验 表 明轮辊 中 心孔尺 寸 仅缩 小了

0 .

0 0

1 5英寸 , 关 于这 一 点没 有任何 科 学的解 释.也许这是 通过 试验 得科的解决轮 辊 中心孔尺 寸变 化的办法 . 其它温度预热的 试验结 果如下 : . 预 热温度

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0 F/

2 3 2℃

5 00 . F/

2 6 0℃

5 0

0 o F/ 3l

6 ℃

7 0

0 . F/

4 2

7 ℃

9 0

0 . F I

4 8

2 ℃

1 0

0 0 ~ F /

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8 中心孔尺 寸变 化( 英寸) 缩小0.0015不变 长大0.0012长大0.0032长大0.0054长大

0 .

0 0

7 8 我 们希 望 现场 操作时 允许由感应淬 火 胀大造成的少量中心孔缩小, 而实际也是如 此.但这 只能限翩中 心孔 长大 .l 另外 中・L-孔过小 , 造成 滚珠轴承外座 圈的过分卡紧又 会造成问题.所 以预热温度确定为600.F/316"C.中心 孔尺 寸变化 的 机理 很明显 是 由于 金属外层加热.造成此处金属胀大,从而压・

4 - 圈3漆碳齿轮 的姥 采压 应力 产生的热 收缩会形成 压应力 . 意应加热淬火前预热还可以改善淬硬 层的分布,如图4所 示.当没有 预热时,轮缘1000T/

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8 X 2覆热宙4轮辐感 应 淬火 淬 砸屠 的深 度与预 热的关 幕一一维普资讯 http://www.cqvip.com 和轮边交 会处淬 硬层 深度 为0.00英 寸,而进行600.F/3j6℃预 热时 深度增 至0,08英 寸,而1000.F/538℃预 热,其深度 可达

0 .

2 5 英寸.预热似 乎也改善 了不规则形状工件的 硬化 模式 , 使工 件表层 加热均匀 .图 5为面 形 密封 环的横截面 图, 由图可知预热对淬硬 层分 布的益处 .者 预热不足 . 难以获得最佳 的显微组 织}只有 充分的预热才能得理 想的 显 微组 织 .密封 垫圈端面淬 火有 一个 困难 , 那就是 由于内圈( 尺寸

1 o 英寸 ) A点淬火完 全 冷却 时.而外圈( 尺寸为】2英寸 ) 的 B点 因磁 通量过于 集中导致晶粒粗大 井出 一圈69600}-IZ.来预热 的硬 度分 布(】英寸) U " . I

8 i ( 现裂纹.田I:l0..H来感应预热的硬度分布 我 们注意 到此 时采用感 应加 热预 热是 完全 允许 的,并且事 实上常常优于 采 用回火 炉,因为采用回火炉 常 常占 用生产 单元的 有 用空间 . 采用感 应方 法进行 预热时 , 必 需设置 定 时器 , 以使零件不会 将热量传蛤 加热器.并且 预热必需形成 理想应力 以准备淬 火硬化, 若 为理 想的 预热时,必须限制 热 量外 散,以便有 足够 的热 量 以获得更 深的 淬硬层 .当铜 未加热刊 a 以上温度 . 钢不 能淬 硬 .圈 6和图 7为1050钢小 园棒在 不同预热时 , 不 同淬 火条 件 淬硬层 深 度分 布的改善情 况 .尽管未对 残余压 应 力进 行测 定, 但 残余 压应力 会 因预 热而增加.绝大多数 重要的工程 用淬硬钢均 与其 显微组 织有关 . 淬火 前 预热常 常能使加 热更 恰 当而 获得 良好的 组织 . 曲轴 销的浸蚀组织 显示了疲劳 试验产 生的 裂纹 , 如图

8 ( 略) 所示.曲轴下 部 的横断 面组 织表明.经过 预热曲轴 经过五百万次 循 环才产 生裂 纹,而未 经预热,裂纹形成早 得多 . 感 应淬 火 前预 热,不利之 处在 于 增加 了 一个 需要 有效 控 制的 工序,并且工件经过 预热后需要 操作者将热 工 件进一 步感应淬火 .另外预 热增 加了 生产成 本.但从长远来 看.由于工件质 量提 高 寿命 延长,所以预热 还 是很 经济合算的 ・45 ・ 维普资讯 http://www.cqvip.com