回火炉型号(回火炉型号规格)
回火炉工作原理
型号功率(KW)工作尺寸(mm)温度℃RJ2-24-624φ400×500650RJ2-36-636φ500×650650RJ2-55-655φ700×900650RJ2-75-675φ950×1200650
回火炉哪个牌子好
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40Cr是一个比较成熟的钢种,但由于各个钢厂生产的40Cr,虽然化学成分都在合格范围之内,可仍有上下限的差别和冶炼方法的区 别,因此在热处理时也应有所不同。我们购买的40Cr来自首钢、杭钢和承钢三个钢厂,它们的化学成分均不尽相同,为此必须先进行试验,以确定合理的热处理 工艺。本文仅对杭钢产40Cr的热处理试验与生产作总结说明,供参考。
1 40Cr钢的基本情况
1.1 40Cr的化学成分(%)
1.2 40Cr的部分物理性能
密度:7.87克/cm3;熔点:1400℃,临界点:AC1:747℃、AC3:784℃、Ar3:729℃、Ar1:674℃
1.3 40Cr的力学性能
当850℃油淬,520℃回火,油冷时力学性能为:
2 材料来源与化学成分
材料是杭钢生产的规格为φ75×6000mm的棒料,其化学成分如下(表1):
3 热处理设备情况
淬火炉两台:KM350/13内膛尺寸1500×600×600mm;KM540/13内膛尺寸1200×700×450mm,两台淬火炉均为2010年制造,德国生产。
回火炉两台:型号分别为:RQ4-105-9D滴控井式回火炉,RJJ-36-6井式回火炉。
洛氏硬度计:HR-150A型洛氏硬度计,山东莱州华银制造,2011年出厂。
4 40Cr材料尺寸及热处理后硬度要求
零件尺寸:φ73(外圆)/φ22(内孔)×340mm(长度)
热处理后的硬度要求:
在直径为58.5mm处的硬度为HRC36~42,每隔120°打一点,共三点。
5 对杭钢40Cr零件的热处理试验
5.1 热处理试验
淬火和回火的装炉量均为36根,淬火介质和回火介质均为自来水,水温15℃~30℃,淬火和回火的装炉温度均为100℃左右,淬火从送电到到 温时间为120分钟,从到温到出炉为3小时,回火从送电到到温90分钟,从到温到出炉为3小时,下表是不同淬火温度及不同回火温度处理后材料硬度。
5.2 数据分析
不同淬火温度在同一回火温度下硬度不同,同一淬火温度下,不同的回火温度硬度也不同,相同的淬火温度和相同的回火温度硬度相差很小,经过多炉试验,测得在规定处的硬度HRC38~43,符合要求,而且硬度较稳定。
同时在零件横截面沿半径方向做了硬度分析,发现横截面的淬火硬度(沿半径方向)由外向内的规律是高-低-较高,说明外侧比内孔处的冷却效果好些,内孔处比半径的中心处冷却强度大。
6 金相检验
6.1 金相检验内容
观察不同淬火温度和调质状态下不同位置的组织;
1#样890℃淬火马氏体及其他组织、晶粒度;
2#样860℃淬火马氏体及其他组织、晶粒度;
3#样860℃淬火+440℃回火,回火索氏体及其他
组织。
6.2 试验结果
1#样890℃淬火边缘处:细针马氏体+少量板条马氏体+少量残余奥氏体,边部有脱碳层;中心处:细针马氏体+少量板条马氏体+少量上贝氏体+少量残余奥氏体;内部处:板条马氏体+上贝氏体+少量细针马氏体+少量残余奥氏体。
2#样860℃淬火边缘处:细针马氏体+少量板条马氏体+少量残余奥氏体;中心处:细针马氏体+板条马氏体+少量上贝氏体+少量残余奥氏体;内部处:上贝氏体+板条马氏体+细针马氏体+少量残余奥氏体。
3#样860℃淬火+440℃回火边缘处:回火索氏体;中心处:回火索氏体+少量上贝氏体;内部处:回火索氏体+上贝氏体+少量铁素体。
此结果表明:
(1)890℃淬火的组织是以细针马氏体和板条马氏体为主,所以从边缘到中心部位表现出高硬度,说明已经淬透。
(2)860℃淬火组织,边缘处和中心处以细针马氏体和板条马氏体为主,内部处则以上贝氏体和板条马氏体为主,说明边缘处和中心处已经淬透,而内部处尚未完成淬透,或者说基本淬透。
(3)860℃淬火+440℃回火时,边缘处、中心处、和内部处都是以回火索氏体为主,由于内部处有铁素体的存在,致使该处的硬度有所降低,但基本符合要求。
部分金相照片如下(见图1)
图1 890℃淬火、860℃淬火时中心处和内部处及860℃淬火+440℃回火中部区域的金相组织
7 出现的问题
在前期的一些试验中,发现本批杭钢生产的40Cr热处理后有时硬度不符合要求,并且在试验中发现890℃水淬有大小不等的裂纹,且数量较多,860℃水淬有时也有少量小裂纹,这些裂纹主要分布在内孔处,裂纹多为纵向。
7.1 硬度达不到要求的原因
化学成分处于中下限水平,使钢的淬透性有所降低,因为Cr和C都是提高淬透性的合金元素;加热温度低时(如800℃),不能充分奥氏体化,使 淬火马氏体量减少,硬度降低;加热温度过高时(890℃),虽然能充分形成马氏体,可使硬度提高,但易淬裂;同一位置硬度不均,除测量误差外,可能与钢的 成分偏析有关,应从冶炼工艺上考虑。
7.2 出现裂纹的原因
裂纹的产生严重地影响成品的合格率,使成本大大增加。裂纹的产生是由于淬火温度高,并用水作淬火剂及水的强烈搅动(淬火烈度高)所造成的。当符合上述条件时,钢件便会产生内应力(热应力和组织应力),使得零件受力出现裂纹。
8 结论与建议
为使杭钢产40Cr达到规定的硬度要求,经多次试验,确定其热处理工艺为:
淬火860℃→保温2H→水冷→回火430℃→440℃保温3H→水冷
金相检验表明,当金相组织以针状马氏体和板条状马氏体为主时,说明钢件已经淬透,若有较多的上贝氏体和残余奥氏体时,则钢件没有淬透。当回火后有较多的铁素体存在时,则回火后的硬度就会降低。因此当淬火温度确定之后,可以调整回火温度,以达到所期待的硬度。
裂纹的产生是淬火温度高,淬火剂水的强烈搅动所造成的,此时组织应力远大于热应力,而内表面收到的拉应力比外表面大,致使内表面易形成纵向裂纹。因此,为避免裂纹的产生,必须选择合适的淬火温度和淬火剂。
应经常检查炉温和热电偶情况,特别是当硬度出现波动时更要注意,当条件允许时,可进行深入地应力分析和金相定量分析。
内容摘自:科学技术与工程投
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用以上两种炉型都有缺点,油炉只能低温回火,污染环境,容易着火。现在已被淘汰。盐浴炉,有毒作业对人身体危害大,环境污染,升温慢,不用时停电就凝固,造成无功浪费。也在被淘汰列。还是空气回火炉好,要和制造厂家,谈技术条件,1 小功率加热管密排,保证加热的均匀性。2 循环风强力循环,上下返风无死角。 3确保炉子的密封性,不散使热量并有利炉温均匀。有很多厂家都能满足上述条件。关键是你的懂设备的原理,才能制定相关的措施。查看原帖>>
回火炉型号规格
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作者:牟怀飞,杨瑞,冯凯强
单位:中国一拖股份有限公司热处理厂
来源:《金属加工(热加工)》杂志
GCr15钢制行星轮轴在使用过程中以及精磨过程中出现周向或环状裂纹,个别零件裂纹贯穿表面。该批零件生产工艺流程为:棒材下料→球化退火→锻造成型→机械加工→热处理淬火、回火→机加精磨外圆→成品→清洗→防锈。热处理要求为:硬度60~66HRC,热处理淬火加热所用设备为井式淬火炉,型号为RJJ-75-9D,所用工装为自制工装,每炉装载量90件,加热温度850℃,保温时间120min,煤油滴量为20~40滴/min(防止脱碳),淬火介质为30#机油。油淬后以75℃热水清洗并回火,回火所用设备为井式回火炉,型号为RJJ36-6,回火温度为180℃,回火保温时间120min。在装配过程及精磨外圆过程中,部分行星轮轴出现裂纹,本文就此进行失效原因分析。
1.讨论与分析
(1)宏观断口形貌
图1为行星轮轴示意,图2为失效零件。通过观察发现,失效断口平行于工件周向,断面平齐,属于脆性断裂。根据撕裂棱特征判断裂纹走向,发现断口存在多个裂纹源,位置在工件表面沿周向分布。
(2)探伤检验
对失效的行星轮轴以及成品库房待用零件进行磁粉探伤检验,发现工件表面存在不同程度的裂纹,如图3所示。图3a裂纹成龟甲状,图3b裂纹方向沿周向平行扩展,且垂直于磨削方向。
(3)硬度分析
对失效零件进行硬度分析,如图4所示,沿箭头方向分别为1、2、3、4、5、6测试点,对零件不同位置进行硬度分析的结果如表1。
表1结果说明,经过冷加工磨削后零件表面硬度值均匀且偏上限,符合零件硬度要求。零件横切面硬度最低点为48HRC,说明零件已淬透。
表1零件不同位置的硬度值
测试位置
硬度HRC
边缘1
边缘2
心部3
心部4
边缘5
边缘6
横切后端面
61
60
50
48
55
58
零件表面
65
64
65
64
65
65
(4)化学成分分析
对行星轮轴的化学成分进行检验,结果见表2,其化学成分符合GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》的要求。
表2 GCr15钢化学成分(质量分数)(%)
元素
C
Si
Mn
Cr
P
S
Ni
Cu
GB/T18254-2002标准要求
0.95~1.05
0.15~0.30
0.25~0.45
1.4~1.65
≤0.025
≤0.025
≤0.3
≤0.25
测定值
1.01
0.28
0.30
1.54
0.014
0.019
0.21
0.19
(5)夹杂检测
在裂纹集中处切取一段制成金相试样,按GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》进行非金属夹杂检测,结果见表3,由表3可知,行星轮轴材料所含非金属夹杂物均符合GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》标准的要求。
表3 行星轮轴非金属夹杂物检测结果
非金属夹杂物类型
GB/T18254-2002标准要求
实测结果
细系
粗系
细系
粗系
A
2.5
1.5
1.5
0.5
B
2.0
1.0
0
0
C
0.5
0.5
0
0
D
1.0
1.0
0.5
0.5
(6)金相组织观察
表层裂纹及形貌:在对失效零件进行金相分析时,发现了许多由表面向内延伸的表面裂纹,裂纹长度在0.15~0.20mm之间,裂纹垂直于表面向内延伸,见图5。裂纹末端尖锐,沿晶界扩展,且裂纹两侧无氧化、无脱碳。图5裂纹形貌曲折、间断,而且裂纹体的有些部位出现了分叉现象,说明淬火时存在较大的内应力(包括组织应力和热应力)。
观察表层裂纹附近的金相组织,如图6所示,图中组织为细针状马氏体以及隐针马氏体,未溶解的碳化物颗粒以及少量的残留奥氏体。正常马氏体应该是隐针状马氏体和少量细针状马氏体,均匀分布的细小碳化物颗粒以及少量的残留奥氏体组织。图6均显示马氏体针较明显且粗大,说明在热处理过程中有过热的倾向。
对试样使用50%的盐酸溶液进行热酸蚀,使表面裂纹显示的更明显,酸洗后的表面情况如图7所示。由图可知,行星轮轴表面有多条裂纹,呈现出与磨削方向垂直的平形状分布。
2.结果分析
(1)裂纹产生的原因
断口的形貌分析及金相观察说明,零件表面的裂纹多起源工件表面,且裂纹两侧无氧化脱碳现象,说明这些表面裂纹产生于淬火冷却时或冷却后。本批行星轮轴均为GCr15高碳合金钢制造的薄壁零件,淬火时已淬透,因马氏体与奥氏体比容的差异以及奥氏体、马氏体与碳化物热膨胀系数的巨大差异,加之零件存在的过热倾向,淬火时势必产生较大的淬火应力,由于心部的马氏体相变落后于表面,且马氏体比容大于奥氏体,因此增大了零件表面的拉应力,促使表层的张开型淬火裂纹向里扩展。
(2)磨削裂纹的确定
磨削裂纹是零件在淬火后精磨时,由于磨削表层的*部内应力(由淬火应力和磨削力共同决定)超过了材料的断裂极限而产生的*部裂纹。磨削裂纹一般呈细密的且与磨削方向垂直的直线状分布,或以龟甲形状出现。虽然形态会有所不同,但磨削裂纹一般均存在于磨削表面较浅的范围内。本试验所观察到的表面裂纹大多起源于零件的磨削面,且裂纹较浅,在无损探伤检验以及热腐蚀后,表面裂纹形貌均符合磨削裂纹形貌情况。
在零件磨削过程中,磨削应力改变了零件内部高应力的分布状态,使心部靠外区域中原来的压应力变为拉应力,从而促进该处裂纹的萌生和扩展,所以裂纹虽属于磨削裂纹,但不是开裂的根本原因,磨削只是促进了淬火裂纹的扩展,最终导致了零件的磨削开裂。
3.结语
(1)该批GCr15钢制行星轮轴的开裂失效虽然发现于磨削工序,但磨削并不是零件开裂的根本原因,尖锐的机加工刀痕只是加剧了淬火应力的集中,促进了裂纹的扩展。
(2)零件加热时的过热敏感性,增大了淬火裂纹的萌生几率,致使行星轮轴在较大的淬火应力下产生了表面裂纹。同时,淬火后未及时回火以及回火不充分,使零件长时间处于高应力状态,促进了淬火裂纹的扩展。
4.改进措施
根据上述分析,采取了以下几点改进措施,基本消除了GCr15钢行星轮轴的开裂现象:
(1)加强原材料的检验,确保其成分、组织及各种缺陷在标准允许的范围内。控制球化退火及锻造工序,保证淬火前的组织正常。
(2)提高淬火前零件的表面光洁度,消除尖锐的机加工刀痕;淬火加热时,控制装炉量,避免温度过高或时间过长,以免发生较严重的氧化、脱碳;零件遇不合格返修时,必须经过退火消应力。
(3)改变回火工艺,将原回火时间120min延长至180min。
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