钢件采用较常规低的温度下加热处理,在许多情况下,可达到高温处理同样的有时甚至是更优的性能,并有较大的节能效果。这些方法有降低钢件奥氏体化温度,在奥氏体不均匀状态下淬火;在钢的α+γ两相区加热淬火和正火;用铁素体状态下的化学热处理代替奥氏体状态下的化学热处理等。
调质钢加热到相变点以上在较低的温度下淬火完全能达到规定性能。在某些情况下,经低温淬火的钢甚至具有较高的强度和韧性。实际上,45钢、40Cr钢在800℃加热淬火后的强韧性即已达到峰值,而非在通常的840~860℃。40Cr钢经800℃淬火+回火的调质处理,其弯曲疲劳强度即已达到峰值。而40Cr钢淬火回火后的断裂韧度的峰值经在780~820℃加热淬火即可达到。因此,碳素钢和低合金结构钢的淬火加热不需要传统要求的Ac3+(30~50)℃那样高的温度,其淬火加热保持时间也不需要像传统工艺规定的那么长。
1)亚温热处理。亚共析钢的常规淬火、正火以及完全退火的温度均在Ac3+(30~50)℃范围。然而,人们已经发现:选择Ac1~Ac3的温度范围进行(亚温)淬火、(亚温)正火时,可获得更好的强韧性效果,零件的氧化及畸变也由于加热温度的降低而减少。随着热处理温度的降低,加热时减小了功率需求,其能耗也相应降低。亚共析钢及球墨铸铁等的亚温淬火、亚温正火及亚温退火已成功应用于实际生产,并取得良好的节能效果。
通常认为,亚共析钢为获得优良性能必须加热到Ac3以上温度。生产实践证实,钢在低于Ac3的奥氏体+铁素体的两相区加热淬火(亚温淬火)也经常可以得到优异的性能,特别是低碳合金钢亚温淬火获得的铁素体+马氏体混合组织,可使强韧性实现良好配合。
2)碳氮共渗及氮碳共渗。某些大批量生产的零件(如汽车、拖拉机非重载的传动齿轮,纺织机械及自行车耐磨零件等),采用碳氮共渗代替渗碳,耐磨性提高40%~60%,疲劳强度提高50%~80%。碳氮共渗时间相当时,共渗温度(850℃)较渗碳温度可降低70℃,还可减少热处理畸变,从而减小后续机械加工费用。(www.xing528.com)
一些适合轻载条件下使用的模具、量具、刀具以及齿轮、曲轴等零件,采用氮碳共渗代替渗碳后,具有很高的硬度、疲劳强度和耐蚀能力,氮碳共渗温度(550~570℃)比渗碳(920℃)低350~370℃,能耗和热处理畸变都大大降低。
3)中碳或中碳合金结构钢采用中、低温回火代替高温回火,可获得更高的多冲抗力。如1t、6t、10t锻锤锤杆(中碳合金钢制)用水淬后450℃回火,代替原来油淬和650℃回火,使用寿命提高了4~24倍,经济效益显著。W6Mo5Cr4V2钢制ϕ8mm钻头,在淬火后采用350℃×1h+560℃×1h×2次回火,较560℃×1h×3次回火的钻头切削寿命提高40%以上。提高产品质量,延长工件的使用寿命就是最大的节能。
4)高碳钢采用低温快速短时加热淬火,可减少奥氏体含量,有利于获得良好强韧性配合的板条马氏体,不仅提高其韧性,而且还缩短加热时间。W18Cr4V高速钢一般淬火温度为1250~1300℃,当制作冲模时,采用1190℃淬火,可使其强韧性、耐磨性大大提高。
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