解析鑄鐵采用中頻淬火機進(jìn)行熱處理工藝的基礎(chǔ)知識

鑄鐵采用中頻淬火機進(jìn)行熱處理工藝方法和鋼的熱處理工藝基本相似，但由于鑄鐵中石墨的存在以及化學(xué)成分等方面的差異，其熱處理又具有一定的特殊性。主要表現(xiàn)在以下方面：

(1)鑄鐵是Fe一C一Si三元合金，其共析轉(zhuǎn)變發(fā)生在一個相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)，在這個溫度范圍內(nèi)存在著鐵素體十奧氏體十石墨的穩(wěn)定平衡和鐵素體十奧氏體十滲碳體的準(zhǔn)穩(wěn)定平衡。在共析溫度范圍內(nèi)的不同溫度點，都對應(yīng)著不同的鐵素體和奧氏體平衡量，這樣，只要控制不同的加熱溫度和保溫時間，就可獲得不同比例的鐵索體和珠光體基體組織，在較大幅度內(nèi)調(diào)整鑄鐵的力學(xué)性能。工件經(jīng)感應(yīng)淬火設(shè)備淬火后，雖然強度與硬度有極大提高，但其塑性、韌性卻明顯下降，而實際工件往往要求強度與塑性要有適宜的配合。

(2)盡管鑄鐵總碳含量很高，但石墨化過程可使碳全部或部分以石墨形態(tài)析出，使它不僅具有類似低碳鋼的鐵素體組織，甚至可控制不同的石墨化程度，得到不同數(shù)量和形態(tài)的鐵索體與珠光體（或其他奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物)的混合組織。從而使鑄鐵采用中頻淬火機進(jìn)行熱處理，既可獲得具有相當(dāng)于高碳鋼的性能，又可獲得相當(dāng)于中、低碳鋼的性能，而鋼則沒有這種可能性。(2)盡管鑄鐵總碳含量很高，但石墨化過程可使碳全部或部分以石墨形態(tài)析出，使它不僅具有類似低碳鋼的鐵素體組織，甚至可控制不同的石墨化程度，得到不同數(shù)量和形態(tài)的鐵索體與珠光體（或其他奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物)的混合組織。

(3)鑄鐵奧氏體及其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的碳含量可以在一個相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化?？刂茒W氏體化溫度和加熱、保溫、冷卻條件，可以在相當(dāng)大的范圍內(nèi)調(diào)整和控制奧氏體及其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的碳含量，從而使鑄鐵的性能可在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。

(4)與鋼不同，鑄鐵中石墨是碳的集散地。相變過程中，碳常需作遠(yuǎn)距離的擴散，其擴散速度受溫度和化學(xué)成分等因素的影響，并對相變過程及相變產(chǎn)物的碳含量產(chǎn)生很大的影響。

(5)熱處理不能改變石墨的形狀和分布特性，而鑄鐵采用中頻淬火機進(jìn)行熱處理的效果與鑄鐵基體中的石墨形態(tài)有密切關(guān)系；對于灰鑄鐵而言，熱處理有一定的局限性。球墨鑄鐵中石墨呈球狀，對基體的削弱作用較小，因而凡能改變金屬基體的各種熱處理方法，對于球墨鑄鐵件都非常有效。進(jìn)行正常熱處理動作以外的所有操作均應(yīng)在切斷設(shè)備電源狀態(tài)下進(jìn)行。

鑄鐵的這些金相學(xué)特點和相變規(guī)律是鑄鐵采用中頻淬火機進(jìn)行熱處理的理論基礎(chǔ)，對于指導(dǎo)生產(chǎn)具有重要意義。

高頻淬火設(shè)備對齒輪進(jìn)行淬火常見問題及處理對策

不管是滲碳淬火、碳氮共滲淬火、感應(yīng)加熱淬火還是整體加熱淬火，齒輪高頻淬火冷卻過程可能出現(xiàn)的熱處理質(zhì)量問題主要有：

1、淬火后硬度不足、淬火態(tài)硬度不均、淬火硬化深度不夠；

2、 淬火后心部硬度過高；

3、 淬火變形超差；

4、淬火開裂；

出現(xiàn)這類質(zhì)量問題往往與齒輪的材質(zhì)、前處理、淬火加熱和淬火冷卻有關(guān)。在排除材質(zhì)、前處理和加熱中的問題后，淬火介質(zhì)及相關(guān)技術(shù)的作用就特別突出了。事實上，近年來國外對淬火冷卻的研究也證明，在改進(jìn)和提高熱處理質(zhì)量的工作中，注意的正是淬火冷卻。

齒輪用高頻淬火設(shè)備進(jìn)行熱處理冷卻中的質(zhì)量問題

一、硬度不足與硬化深度不夠

齒輪高頻淬火冷卻速度偏低是造成齒輪淬火硬度不足、硬度不均和硬化深度不夠的原因，但是，根據(jù)實際淬火齒輪的材質(zhì)、形狀大小和熱處理要求不同，又可以分為高溫階段冷速不足、中低溫階段冷速不足以及低溫階段冷速不足等不同情況。比如。對于中小齒輪，淬火硬度不足往往是中高溫階段冷速不足所致，而模數(shù)大的齒輪要求較深淬硬層時，提高低溫冷卻速度就非常必要了。（2）成品表面平均硬度值，對于灰鑄鐵HT200和HT250導(dǎo)軌應(yīng)≥65HS，HT300和HT350導(dǎo)軌應(yīng)≥68HS，規(guī)定淬硬區(qū)域內(nèi)不應(yīng)有軟點、軟帶。提高所用淬火介質(zhì)的低溫冷卻速度，往往可以增大淬硬層深度。

二、淬火后心部硬度過高

這類問題可能與所選介質(zhì)冷速過快或介質(zhì)的低溫冷卻速度過高有關(guān)。解決辦法之一是改換淬火油來滿足要求。辦法之二是與淬火介質(zhì)生產(chǎn)廠家聯(lián)系，有針對地加入適當(dāng)?shù)奶砑觿﹣斫档痛慊鹩偷闹械蜏乩鋮s速度。辦法之三是改用淬透性更低的鋼種。

三、齒輪高頻淬火開裂問題

這個問題主要出現(xiàn)在感應(yīng)加熱淬火中。選擇好水性淬火介質(zhì)，比如國內(nèi)外普遍采用的PAG類淬火介質(zhì)代替原來使用的自來水，問題便解決了。感應(yīng)加熱淬火采用PAG介質(zhì)?？梢垣@得高而均勻的淬火硬度和深而且穩(wěn)定的淬硬層，淬裂危險。

柄式銑刀是如何采用高頻淬火設(shè)備淬火的

高速具大多用鹽浴淬火，少部分用真空，這里介紹用高頻感應(yīng)淬火工藝。

銑刀高頻熱處理采用WH-VI-16型設(shè)備及自制淬火機床，工件由固定，可以上下移動或轉(zhuǎn)動，可無極變速；用單圈感應(yīng)器，感應(yīng)器與工件之間的間隙為4--5mm.銑刀的材料為W18CR4V的高速鋼含有大量的合金元素，異熱性差，塑性較低，為減少銑刀的變形，防止開裂，并達(dá)到預(yù)期的淬硬層深度830-850℃預(yù)熱，1270-1290℃加熱。在操作方面，進(jìn)行了如下的控制：工件在感應(yīng)圈中旋轉(zhuǎn)，并從上至下移動連續(xù)加熱，再反向移動一次，待工件溫度達(dá)到預(yù)熱溫度的上限時停止加熱等待0.5-1min，以使工件預(yù)熱均勻，隨即進(jìn)行淬火加熱，帶工件達(dá)到淬火溫度后。浸入60-80攝氏度的油中冷卻。吊具采用高頻淬火爐進(jìn)行熱處理的工藝分析及實施要點吊具采用高頻淬火爐進(jìn)行熱處理，影響熱處理效果的因素有很多，如熱處理工藝、原材料等。

回火工藝為560℃X1hx3次。3次回火后硬度63-65HRC，變形較小。直徑14.3mm*140mm的銑刀，在長度范圍內(nèi)直線度小于0.5Mm,其余一些規(guī)格銑刀變形量≤0.10mm。

對高頻感應(yīng)淬火的高速鋼銑刀進(jìn)行了檢驗，淬火晶粒度為9級，過熱程度≤1級，金相組織為回火馬氏體及均勻分布的碳化物，少量殘留奧氏體，脫碳層小于磨削量。

高頻感應(yīng)淬火的銑刀經(jīng)生產(chǎn)時間考核，由原來只能加工一塊管板（每塊管板400余孔）提高到能加工4塊管板。

直徑160mm的三爪卡盤卡爪的高頻感應(yīng)淬火工藝

卡盤是機床上用來夾緊工件的機械裝置，從卡盤爪數(shù)可以分為：兩爪卡盤，四爪卡盤，六爪卡盤和特殊卡盤。今天我們就以三爪卡盤為例介紹一下使用高頻感應(yīng)淬火設(shè)備對卡爪的熱處理。

三爪卡盤用伏大扳手旋轉(zhuǎn)錐齒輪，錐齒輪帶動平面舉行螺紋，然后帶動三爪向心運動，因為平面矩形螺紋的螺距相等，所以三爪運動距離相等，有自動定心的作用，三爪卡盤是由一個大錐齒輪，三個卡爪組成。三個卡爪等分安裝在平面螺紋上，當(dāng)用扳手小錐齒輪便轉(zhuǎn)動。由于淬火鋼中的馬氏體和殘留奧氏體都是亞穩(wěn)組織，具有自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定組織的趨勢，因而將引起工件的性能、尺寸和形狀的改變，通過回火可促使這些不穩(wěn)定組織的轉(zhuǎn)變，達(dá)到穩(wěn)定組織與尺寸的目的。它背面的平面螺紋就使三個卡爪時向中心靠近或退出。

卡爪的材料為45鋼，外形尺寸為70.3*56*20.5mm，牙寬12mm。硬度≥52HRC，兩側(cè)及壓根30-40HRC，其余部分53-58HRC。淬火的熱處理工件簡介如下：

①正火。工藝為：850℃X1.5-2h，正火后硬度≤187HBW。

②淬火，工藝為：820-830℃x10min氺油雙液淬火，卡爪在水中冷卻5-6S立即轉(zhuǎn)到油中冷卻。淬火后硬度54-58HRC。

③回火。工藝為：200-210℃x2h硝鹽回火。回火后硬度53-57HRC。

④高頻感應(yīng)淬火回火。特質(zhì)感應(yīng)圈，淬壓部12mm寬度，受高頻感應(yīng)加熱影響，牙根部發(fā)生回火轉(zhuǎn)變，硬度正好達(dá)到技術(shù)要求30-40HRC范圍內(nèi)。高頻感應(yīng)淬火后，180-200℃*2h硝鹽回火。