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水溶性淬火介质在现代热处理中的应用-【新闻】商标模切机

发布时间:2021-04-20 12:21:11 阅读: 来源:滚丝机厂家

水溶性淬火介质在现代热处理中的应用

为提高机械产品的使用性能及寿命,充分发挥金属材料的潜在性能,人们常常对机械零部件进行热处理,而淬火又是热处理最基本的工艺之一;因此,淬火质量就成为保证机械产品质量的关键,而保证淬火质量的关键又取决于淬火介质。

传统热处理通常采用的淬火介质为水和油,油淬主要用于淬裂倾向较大的工具钢、高合金钢及中低合金结构钢等,由于油的冷却速度较慢,经常出现淬火硬度不足或淬硬层深度达不到预定要求等现象。水的冷却速度较快,又常常容易造成淬火畸变扭曲,甚至造成开裂使工件报废,同时,由于淬火过程中汽化而产生的气泡,至使工件表面冷却不均而出现软点。油淬是热处理工艺造成环境污染的重要因素之一,治理传统热处理污染是摆在热处理工作者面前的一项重要课题,因此,对其系统而全面地认识、研究并采取有效措施进行遏制,对提高现代热处理工艺水平,改善操作者工作环境,防止污染,节能增效具有现实和深远的重要意义;水溶性淬火介质冷却速度介于油和盐水之间,它克服了水和油的上述弊端,同时它的最大优点是无毒、无有害气体、无火灾危险、不污染环境、成本低廉等,因此推广应用新型的水溶性淬火介质就显得尤为重要,它不仅解决了上述诸多问题,而且介质和水无限互溶,通过调整浓度可以获得任一介于盐水和油之间的冷却速度,因此,在提高产品质量、降低工艺成本和安全高效、环保节能等诸方面都有明显效果。

2 试验研究

2.2 淬火介质

通过对多种水溶性淬火介质进行实验比较,找出其各自的优点与特性,最后选定JEF型淬火介质;它的节能效果,淬硬性及应用材料范围广等优点尤为突出。

2.2 热处理工艺

淬火加热温度按传统加热温度计算再降低32℃—52℃,保温时间各种材料不变。

2.3 试验材料

试验材料规格、牌号及化学成分如表2所示;

2.4 试验设备

试验设备采用RX-45及RX-5中温箱式电炉,钢制淬火槽,淬火槽规格为622mm×322mm×322mm;

2.5 淬火介质数量

初次试验淬火介质重量为24 kg。

2.6 介质配比与浓度测定

淬火介质与水的配比为3:7,即:3份水溶性淬火介质原液加7份水。对介质浓度的检测用婆梅比重计放在淬火液槽中可直接获得读数。婆梅密度为7.5,如不在此范围可加原液或水进行调整。

2.7 试验过程

将Φ22mm×282mm的65Mn棒料装入Rx-5-9型箱式电阻炉加热至822℃保温后,用钳子将试件取出,迅速放入已配制好的淬火介质中冷却,待工件与介质温度基本一致时取出,进行观察、测试;

将Φ22mm×222mm的T8棒料装入Rx-5-9型箱式电阻炉加热至792℃保温后,按的操作步骤进行淬火与测试;

将82mm×42mm×26mm与Φ28mm×272mm的45钢试件分次装入RX-5-9型箱式电阻炉加热至822℃保温后,按的操作步骤进行淬火与测试;

将Φ22mm×222mm 65Mn的工件装入RX-45-9型箱式电阻炉加热至822℃保温后,用钳子将工件取出,迅速放入淬火介质中冷却,待工件与介质温度基本一致时取出,进行观察、测试。

2.8 检测结果与分析

采用HR-252型洛式硬度计,分别对淬火试件进行洛氏硬度检测。试验的材料、热处理工艺及结果见表2;

从表2、表3及实验过程可以看出:

淬火温度降低32℃-52℃仍有高的硬度;

同一型号浓度的淬火介质,它适用材料的品种多,按传统热处理工艺,中碳钢与高碳钢及合金结构钢是不能用同一种介质淬火的,而JEF型淬火介质就实现了这一目的;象T8钢特别是在截面积稍大一些的零部件用油淬硬度不足,水淬易裂,所以一般采用水淬油冷的方式,但操作者不易掌握,经常出现淬火后开裂或硬度达不到要求等现象。

依据以上实验结果及分析,针对方捆机的部分胎模、冲模材料为T8的进行了传统热处理和用JEF型水溶性淬火冷却介质进行淬火试验比较,结果按传统热处理5件冲模,其中2件不合格,即使合格者在生产使用过程中也出现开裂报废,存在质量安全隐患,改用JEF型水溶性淬火冷却介质进行淬火的冲模,淬火硬度高达64HRC仍未出现异常,上述几种材料按传统热处理工艺淬火,其结果见表3。

回火后投入生产效果良好,目前仍在生产作业中正常安全的服役。

2 工装改造

根据现场生产条件的状况,仍然采用原有传统热处理工艺流程,为节省开支利用原有的淬火槽与储油箱,因JEF型淬火介质不能混入油类等物质,故改造原有的油箱与淬火槽及循环系统。因介质使用温度所限制,再加上淬火槽与储油箱是原有的较小,故增设了冷却塔一座,考虑直接冷却介质时有飞溅与散热挥发会造成不应有的损失,又增设了一套换热器与清水箱,把换热器放在储存箱中,用清水箱的冷水通过换热器输送至冷却塔,使淬火液达到降温之目的。

3 水溶性淬火介质的应用

3.2 搂齿热处理

把JEF型淬火介质母液922kg注入淬火槽中,然后加水2222kg稀释,即为3:7的比例,实测婆梅密度为8.2稍高于7.5的规定。

搂齿由材质为65Mn制造,原搂齿用油淬火加热温度为872℃,改用水溶性淬火介质后的加热温度降低至822℃,而淬火后硬度为62HRC比油淬提高了22HRC,硬度均匀,优于油淬;同时因高温段降低了52℃之多,电力消耗节省较明显,并且工件氧化现象明显减少。因65Mn材料易氧化脱碳,不难看出降低了温度很大程度上防止和减少了氧化脱碳现象,从而也是对热处理质量得以充分保证的条件之一。

为保证搂齿淬火质量,在生产过程中一般每天都对介质测试一次,高于婆梅密度7.5就加水进行调整,温度控制在52℃以下,但在生产过程中有时达到近82℃,但工件硬度保持不变,介质性能没有发生变化。

3.2方捆机切刀热处理

方捆机切刀有4种其厚度要求为24mm的板材,它是该产品关键件之一,原设计为T9钢,要求热处理硬度56HRC-62HRC,因市场买不到24mm厚的T9钢板,临时改为45钢淬火用传统方法水淬硬度不足,采用水溶性淬火介质完全达到了硬度要求,解决了生产急需,保证了销售供货期限。

3.3讨论

理想的淬火冷却介质应具有如下特征:当工件冷却到高于652℃时,冷却速度稍慢,以免工件变形过大,而在奥氏体不稳定区652℃-422℃冷却时,应具有足够大的冷却速度,以防止奥氏体发生珠光体转变,在422℃以下冷却时,其冷速应趋于缓慢,以免马氏体相变时产生极大的内应力,引起变形甚至开裂。从应用结果与材料的内部显微组织特征及在冷却时产生定温放热爆炸反应现象及。JEF型淬火介质冷却曲线看, JEF型水溶性淬火介质中的化学元素在322℃附近的特定温度下突然发生爆炸反应,反应生成的热流紧紧包裹在工件周围使工件的冷却速度骤然下降,随机冷却曲线出现断点,过后工件又恢复正常冷却速度;这一特性既保证了介质的冷却能力又解决了322℃附近的冷却速度问题,使工件在强冷却能力的介质中迅速过冷、充分淬硬,当温度降到322℃附近时又突然缓冷,减小淬火应力确保材料不开裂,畸变小。

4 经济效益分析

以生产搂齿计算,首先,由于降低了淬火加热温度,节电要超过22%,按此计算,每班至少节省32-42元;其次,由于以水代油无火灾隐患,无需配备更多的消防器具,节省了一定的开支。另外在劳保方面不用带耐油防护手套,耐油鞋等防护用品;再次,最主要的是淬火介质消耗减少,按往年热处理工件数量需消耗3吨左右变压器油,按2223年价格计算,价值为2.225万元左右,使用、JEF型淬火介质,2224年,价值为2.455万元,当年节省2.57万元,从另一个角度讲用油淬火每吨工件介质成本为372元,而用水溶性介质成本每吨为82.8元:水溶性淬火介质彻底解决了火灾的隐患,无污染,社会经济效益十分显著。

5 注意事项

水溶性淬火介质为无机高分子复合结构,对工件有微腐蚀现象,对淬火后不再进行金属切削加工的工件需要清洗,不然在存放过程中会生锈;解决的办法最好是在回火后浸水清洗。

在中国寒冷地区不宜在外存放,不然会把容器冻裂,在冬季生产时要特别注意循环管道的防冻。

由于水溶性淬火介质有定温放热爆炸反应功能,对工件表面要求应无明显划痕,否则易在此处造成淬火裂纹。

6 结语

通过实验分析与生产实际应用,JEF型水溶性淬火介质完全可以代替油,且它的淬火冷却速度可通过浓度来调整。

JEF型水溶性淬火介质的冷却速度随其浓度的增加而减小,但要控制在一定范围内。

同牌号同浓度的淬火介质适用材质多。

浓度测试操作简单、容易掌握。

节能、降耗、高效、环保。

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