如何更好地完成大型鍛件的控溫淬火
想要更好地對大型鍛件進行控溫淬火,要遵循以下這幾點,依次按照每一步來正確合理地對大型鍛件進行淬火,下列為大家列出來。
1、找出最理想的控溫曲線和工藝參數(shù)
大型鍛件在完成鍛壓工序后溫度在950℃,對于45和50鋼正處于奧氏體狀態(tài),晶粒粗大,如果直接淬火,得到的馬氏體晶粒組織粗大,硬度偏高,塑性韌性下降,易淬裂。如風(fēng)冷到650℃,使其發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變,可使晶粒細化,強度和韌性均可得到提升。而后再升至820℃,使其再次奧氏體化,這樣得到的奧氏體組織較之前的小,且大小均勻。并給予一定時間的奧氏體均勻化,淬火后得到的淬火馬氏體組織較前者各方面性能提高很大,且不容易淬裂,鍛造廢品率大大下降。
2、大型鍛件高溫控溫技術(shù)研究以及控溫爐研制
大型鍛件由于在體積、重量上都比較大,而且都是細長件,在長度方向上鍛件截面變化非常大,兩側(cè)截面積有5000mm,而中心部分截面只有800mm,在850℃高溫下鍛件在爐內(nèi)極易因自身重量分布不均而發(fā)生變形,鍛件如果變形,那么淬火時由于冷卻速度不一致,鍛件就會順著變形的方向發(fā)生更大程度的變形,其結(jié)果就是變形量超過了可以校正的量,而使鍛件無法校正而成為廢品。再者,由于鍛件截面變化大,而且很長,在控溫時很難保證其各截面的溫度一致,如果鍛件自身溫差太大,將導(dǎo)致淬火時硬度散差大,硬度不均勻。我們和重慶長江電爐公司共同設(shè)計開發(fā)出了使用于我公司鍛件能保證各部位溫差較小的控溫爐,將鍛件自身溫度散差控制在50℃以內(nèi)。該電爐采用全纖維結(jié)構(gòu),爐頂分段可活動。內(nèi)側(cè)平鋪兩層硅酸鋁纖維毯,再通過預(yù)焊的不銹鋼鉚固件固定預(yù)壓縮高溫高純鋁纖維模塊,在模塊上設(shè)有剛玉瓷件固定電阻帶,爐底采用高鋁定形磚固定電阻帶。其表面噴涂一層特殊固化劑,使達到升溫速度快,節(jié)能效果好;采用復(fù)合型節(jié)能爐襯:保溫層+隔熱層+耐火層組成,爐底部為非標(biāo)定型抽出式加熱板,非標(biāo)磚與之配合;爐內(nèi)側(cè)墻、后爐門設(shè)有高鋁瓷件固定電阻帶。
3、完成大型復(fù)雜鍛件防止變形淬火升降臺的設(shè)計和生產(chǎn)
由于長度方向上鍛件截面變化非常大,各截面上熱量相差很大,淬火時如果不能平穩(wěn)的入水,鍛件在熱量相差大的截面上將會產(chǎn)生嚴(yán)重變形,更嚴(yán)重的還會開裂,同樣導(dǎo)致鍛件報廢。我們將通過設(shè)計論證和現(xiàn)場模擬試驗找到最合適的鍛件入水方式,設(shè)計了一個淬火平臺。鍛件淬火時是平穩(wěn)的放置在淬火臺上的,這樣可以確保鍛件平穩(wěn)、快速的淬火。
4、完成淬火槽內(nèi)部循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(冷卻循環(huán)和破壞蒸汽膜)
按照鍛件平均重量為100kg計算,淬火時要在4min里交換的熱量大約為15000kJ,而淬火液的溫度只能保持在50℃以內(nèi),且淬火槽內(nèi)部的溫度散差不能超過10℃。淬火液溫度超高會導(dǎo)致淬火失敗,溫度散差大會導(dǎo)致鍛件淬火后硬度散差大,這些都會嚴(yán)重影響鍛件質(zhì)量,而淬火液溫度超高還會直接導(dǎo)致淬火失敗。如何在這么短的時間里能夠快速冷卻槽里面的液體,而且使其各個區(qū)域的溫度散差不超過10℃,是我們必需解決的問題。我們通過換熱的計算和動力學(xué)的計算,設(shè)計出了四管射流循環(huán)系統(tǒng)。即在離淬火區(qū)較遠的冷水區(qū)域抽出冷水通過循環(huán)泵接到四只射流管,這四只射流管全部排在淬火區(qū)的下方,這樣在淬火是射流管噴出的冷水能夠很快的換掉淬火區(qū)的高溫水,高溫水再通過循環(huán)泵抽到外部的強冷循環(huán)系統(tǒng)。只所以把四只射流管全部排在淬火區(qū)下方,是為了在淬火使射出的水與槽內(nèi)自然上升的熱水一起形成一股水流集合向上來沖破鍛件淬火時產(chǎn)成的蒸汽膜。這樣不僅能保證大型鍛件淬火槽中淬火液的溫度均勻性,大量快速換熱,還能有效解決了鍛件表面蒸汽膜阻礙淬火的問題。
5、工藝驗證
經(jīng)過前期的幾輪試驗,我公司已經(jīng)進行了量產(chǎn),12Mn2VB轉(zhuǎn)化為45和50鋼進行余熱控溫淬火或者45和50鋼的熱處理調(diào)整為余熱控溫淬火的工藝,在該生產(chǎn)線生產(chǎn)的50鋼前軸的機械性能、金相組織、晶粒度、脫碳層深度等熱處理質(zhì)量指標(biāo)均滿足前軸冶金技術(shù)要求,達到了與冷料再加熱淬火相同的冶金質(zhì)量水平。
綜上所述,為大家所列的這五點,能夠很好地對大型鍛件進行控溫淬火,我公司還會繼續(xù)研制新的工藝,望大家多多關(guān)注。
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