锻后热处理工艺讨论课 - 图文

锻后热处理工艺研讨

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日期：3013年10月17日

目录

一、锻件热处理概述： ........................... 2

二、锻件热处理的目的和作用

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三、中小型锻件热处理

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四、大型锻件热处理

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五、热处理炉

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参考文献：

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锻后热处理工艺研讨

一、锻件热处理概述：

锻件在机械加工前后，均须进行热处理。机械加工前的热处理称为锻件热处理（也称毛坯热处理或第一热处理）。机械加工后的热处理称为零件热处理（也称最终热处理或第二热处理）。通常锻件热处理是在锻压车间进行的，有些零件尤其是大型锻件的热处理通常是与锻后冷却结合在一起进行的。

二、锻件热处理的目的和作用

1.调整锻件硬度，以利锻件进行切削加工； 2.消除锻件内应力，以免在机械加工时变形；

3.改善锻件内部组织，细化晶粒，为最终热处理做好组织准备；

4.对于不再进行最终热处理的锻件，锻件热处理即为最终热处理，应保证达到规定的力学性能要求。

锻件常用的热处理方法有：退火、正火、调质、淬火、与时效等。

三、中小型锻件热处理

中小型锻件根据钢种和工艺要求不同，选择不同的热处理方法。 1.常用优质碳素结构钢锻件热处理工艺如表1。

表1 锻件的如处理种类及应用

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2.锻件热处理是按一定的热处理规范进行的，根据锻件的钢种，断面尺寸及技术要求等，并参考有关手册和资料等制定。优质碳素结构钢热处理规范见表2

表2 优质碳素结构钢热处理规范

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四、大型锻件热处理

由于大型锻件的断面尺寸大，生产过程复杂其热处理应考虑以下特点：①组织性能很不均匀；②晶粒粗细不均；③存在较大残余应力；④一些锻件容易产生白点缺陷。因此，大型锻件热处理的任务，除了消除应力，降低硬度之外，主要主要是预防锻件出现白点；其次则是使锻件化学成分均

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匀化，调整与细化锻件组织。 1.防止白点的热处理

对白点敏感的大型锻件进行锻后冷却与热处理时，若能将氢大量扩散出去，同时尽量减小组织应力，就可避免产生白点。

氢在钢中的扩散速度和锻件的温度、组织、尺寸等有关，有关资料表明，锻件在锻后冷却过程中，当温度降至650及360时，氢在钢中的扩散速度很大。在此温度附近保温停留，便可使氢大量扩散出去。

锻件冷却过程所产生的组织应力是由奥氏体转变而引起的，欲使组织应力减小，则要求奥氏体转变迅速、均匀、完全。从奥氏体等温转变曲线可知，位于曲线鼻尖处温度时，奥氏体转变最快，珠光体钢的鼻尖温度为620~660，马氏体钢为580~660，及280~320,。因此，当锻件冷却到上述温度进行等温转变，便可使奥氏体转变迅速、均匀、完全。

综上所述，减小组织应力的奥氏体等温转变温度，也正好是钢中氢扩散最快的温度范围。按此原理，大型锻件防止白点的锻后冷却与热处理如图1所示。

（1）等温冷却，适用于白点敏感性较低的碳钢及低合金钢锻件。

（2）一次起伏等温冷却，适用于白点敏感性较低高的小截面合金钢锻件。 （3）起伏等温退火，适用于白点敏感行较高的大截面合金钢锻件。

图1 大型锻件防止白点的锻后冷却与热处理曲线

2.正火回火处理

对于白点不敏感的钢种和铸锭经过真空处理的大锻件，由于锻件基本不会产生白点，在锻后则采取正火回火处理，使锻件晶粒细化、组织均匀。在实际生产过程中，多数锻件是锻后接着热装炉进行正火回火处理，如图2所示。

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图2锻件正火回火曲线

五、热处理炉

（一）分类

热处理炉是热处理车间的重要设备，其分类按不同的方法可分为不同的种类，具体如下：

1.按热源分：电阻炉，燃料炉，煤气炉，油炉，煤炉；

2.按炉膛形式分：箱式炉，井式炉，罩式炉，贯通式炉，转底式炉，管式

炉；

3.按作业方式分：间歇式炉，连续式炉，脉动式，连续式；

4.按机械形式分：台车式炉，升降式炉，推杆式炉，输送带式炉，辊底式

炉振底式炉，步进式炉。

（二）锻造用加热炉

下面对锻造常用加热炉做以下简单总结： 1.间歇式炉：

间歇式炉是周期性操作炉子，一般每天生产一班或二班，所以又称周期式炉：又因工件在炉内是进行分批加热的，所以又称分批式炉。其特点是：

①炉内不分温度区段，在每一加热周期内炉温随时间变化； ②工件放在炉内一定位置不动，直到加热完毕后取出；

③装出料使用同一炉门，机械化程度低，多用人工或简单机械出料，只有少数大型室式炉配有专门装出料机械； ④烟气离炉温度高，炉子热效率低。

间歇式炉的种类和形式很多，锻压行业主要使用室式炉和台车式炉。

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（1）室式炉 适用于单件小批量锻件的加热或热处理加热。一般单室炉适用于中小型自由锻的锻件加热；双室炉适用于锻件品种少、产量大，供模锻锤或自由锻锤胎模锻造时加热，或合金钢预热用；双门单室式炉适用于锻件较大，特别是钢锭开坯时加热。

（2）台车式炉 台车式炉又称车底式炉。适用于单件小批量生产的各种钢锭，钢坯的锻前加热或锻件热处理加热。由于炉底可以进出炉内，便于装出料，多与自由锻和水压机配用。 2.连续式炉

连续式炉主要用于生产批量较大、形状规则、生产节拍较快的工件锻前加热或锻后热处理加热，其主要特点如下： ①由于是连续进出料，所以炉子生产率高；

②炉内温度分段，在加热过程中每一区段的温度是不变化的；

③烟气流动方向与工件移动方向相反，加热段烟气流经预热段对工件进行预热，从而降低了烟气离炉温度。提高了炉子热效率。

连续式炉的种类很多，锻压行业主要使用贯通式炉、推杆式炉、环形炉、盘形炉和振底式炉等。

（1）贯通式炉 适用于批量生产的中小锻件锻前加热或锻后热处理加热，多于小型自由锻锤或模锻锤配用，采用人工装出料，机械化程度低，因此工件不能太重炉底不能太长。

（2）推杆式炉 适用于工件形状规则、长短适宜的各类工件的批量生产，如棒料，扁坯、方料等。由于生产率高，多与模锻锤配用。推杆式热处理炉通常把工件装在料盘内加热，对于这类炉子又称推盘式炉。 （3）转底式炉 是借炉底的旋转运动使放置在炉底上的工件在炉内由装料口移动到出料口的一种机械化炉型，有环形和盘形两种。多用于锻造和轧制前的工件加热和其后的热处理加热，适用于加热大批量生产的短棒料、方料、圆饼及各种异型坯等。 3.局部加热炉

局部加热炉主要用于锻件的局部加热，如棒料的端部加热等，其特点如下：

①热工制度大多为周期式操作，炉内温度不分区段；

②工件不全部放入炉内加热，而是加热工件的端部或某局部部位； ③不设置炉门，工件放入处炉口敞开，微正压操作； ④烟气离炉温度高，热效率低 ⑤炉子机械化程度低

局部加热炉有手锻炉，开隙式炉和网眼炉等。

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参考文献：

[1] 姚泽坤. 锻造工艺学与模具设计. 西北工业大学出版社 [2] 康大韬. 叶国斌. 大型锻件材料及热处理. 龙门书局 [3] 崔忠圻. 覃耀春. 金属学与热处理. 机械工业出版社 [4] 李国彬. 热处理工艺规范与数据手册. 化学工业出版社 [5] 中国机械工程学会热处理专业分会 《热处理手册》编委会. 热处理手

册. 机械工业出版社

[6] 《锻压手册》编委会. 锻压手册. 机械工业出版社

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