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锻件厂的冷却工艺是怎样的?

发布时间:2020-12-15 点击数:91

       锻件冷却工艺主要包括冷却方式和冷却时间。常用的冷却介质有水、油和空气。这些介质的冷却能力和特性对冷却工艺的影响很大。

       水、油和空气三种冷却介质中水的冷却能力最强,水的循环和搅动使其冷却能力进一步提高,喷水冷却能力更为激烈。水温升高,使高温阶段的冷却能力降低而低温阶段变化不大,因此要求激冷的锻件水温不能升高。水中杂质会大大地改变水的冷却能力,各地水的冷却能力也各不相同,盐水的冷却能力比水大。

       油的冷却能力比水小(尤其是在低温阶段),最大相差28倍。在大多数情况下,锻件的高温下要求快冷以保证淬透,而在低温时慢冷以减小组织应力。生产中采用水淬油冷的方式就是利用在高温时水的冷却能力较强,而在低温时油的冷却能力较弱这一特点,而达到上述这一目标。温度的变化对油的冷却能力影响较小,因此油温升高仍可使用。一般生产中的油温为20℃~80℃之间。油温低时,粘性较大,易产生冷却不均匀的缺点。油的循环对其冷却能力的影响也不大。生产中将油循环或将工件上下移动的主要目的是使工件冷却均匀和防止局部油温上升过高。

       空气的冷却能力很低(尤其在低温阶段)。流动空气与静止空气的冷却能力相差很大。


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       水、油、空气的冷却能力都有一定范围的限制,不能完全满足锻件对不同冷却速度的要求,所以正在广泛发展和采用喷雾冷却的方式。

       回火温度的选择是制定回火工艺的关键。回火温度对锻件的机械性能总的影响是:随着回火温度的升高,其强度和内应力下降,塑性和韧性升高。由于锻件的钢种和尺寸等差别,其性能变化是不一样的,表现在:各种性能指标的具体数值不一样;各种性能上升或下降程度不一样;各种性能之间的配合不一样。

       在选择回火温度时应特别注意钢中碳、铬钼和釩的含量,当这些元素含量较高时,回火温度应高些,反之则应低些。另外,对特别重要的零件,考虑到碳等元素的偏析,锻件的水口端和冒口端最好采用不同的回火温度,以使锻件轴向有较均匀的机械性能。

       大锻件热处理中往往需要进行两次回火。第二次回火常常是为了准确调整第一次回火后的机械性能,使之满足设计要求。显然,这时第二次回火温度应根据第一次回火后机械性能的测定结果和设计要求,参照生产经验加以确定。这时,第二次回火温度往往高于第一次回火温度。此外,对于某些髙合金钢的第二次回火,则是考虑残余奥氏体分解产物的回火问题。残余奥氏体在第一次回火保温后变得较不稳定,在随后冷却过程中分解成马氏体或其他转变产物。这种未经回火的残余奥氏体转变产物的存在,将降低锻件的屈强比和冲击韧性。这时,第二次回火的目的就是使这些转变产物进行回火,以提高锻件的屈强比和冲击韧性。

       对于有中心孔的大气浇注的转子锻件,第一次回火达到机械性能后,再在稍低温度下进行长期去氢回火,可以改善塑性与韧性指标。


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       回火均温是指锻件表面温度与炉子温度达到一致的过程。均温时间是指仪表到达指定回火温度开始到锻件表面的火色与炉膛一致,即锻件表面温度与炉温一致所需的时间。一般锻件表面火色只能凭经验确定,但在低温回火时,往往看不出锻件的火色,因此回火工艺规范中并不给出均温时间,而是将保温时间廷长一半来保证达到均温的要求。

       均温结朿后,开始保温。在保温过程中,淬火组织完成回火转变。回火保温开始后锻件的机械性能急剧变化(强度和硬度下降,塑性和韧性提高),淬火残余内应力迅速降低。随着保温时间的延长,性能变化和内应力消除逐步减慢,当到达一定时间后,性能和应力变化就趋向稳定。锻件的性能和应力变化达到稳定值所需的最短时间就是回火的保温时间。回火过程主要是消除淬火冷却过程中锻件内部的残余应力,得到一定分散度的回火组织,以满足规定的机性能要求。

       高温回火时的组织转变过程就是α相的回变和再结晶、碳化物的析出和聚集长大的过程。这些都是以原子的扩散为基础的,主要决定于温度,时间的作用是第二位的,一般回火保温2小时后,这种转变过程就变得极为缓慢。而第一类内应力的松弛过程则要缓慢得多,一般要十多小时。一般在大锻件的回火过程中,如前所述保温开始时锻件中心温度低于表面温度,故在保温过程中实际上还包括一部分心部温时间。在生产中一般按100毫米有效厚度保温2小时计算,正火锻件的回火按1.5小时/100毫米计算。回火保温总时间不得少于4小时。



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