谈谈热处理工艺设计的几个问题（6）

伯龙马

       如题
       谈谈热处理工艺设计的几个问题（6）

      热处理的工艺参数的确定之一   
      加热速度的确定
     热处理加热速度的确定，与所处理的金属材料种类和所处理对象的牌号、规格、结构复杂程度以及装炉量等有关。
   （1）预备热处理的加热速度  预备热处理一般主要应用于冶金企业生产的锻轧型材和机械制造企业生产的铸锻毛坯件的处理。由于所处理的对象装炉量及型号、规格差别等都较大，故预备热处理的加热速度也不尽相同。
       1）冶金企业生产的大锻件预备热处理的加热速度。根据工艺类型（正火、高温回火、退火）和钢种、坯料截面大小以及装炉温度等的不同而异。例    如：
       ① 对于碳素结构钢和低合金结构钢大锻件锻后采用热装炉正火和高温回火时，其加热速度不限，即按炉子的有效功率升温即可。
       ② 对于中碳合金结构钢和弹簧钢大锻件锻后采用热装炉正火和高温回火时，坯料截面小于300mm的加热速度不限（按炉子有效功率升温）；坯料截面300～1000mm的加热速度一般控制在不大于60～80℃/h(截面越大，加热速度越慢)。
      ③ 对于碳素结构钢和低碳低合金结构钢以及中碳低合金结构钢和弹簧钢大锻件锻后采用冷装炉正火和高温回火时，坯料截面小于300mm的加热速度不限，截面300～500mm按炉子有效功率升温，坯料截面500～700mm的加热速度一般控制在不大于100℃/h, 坯料截面300～500mm的控制在60～80℃/h(截面越大，加热速度越慢)。
    ④ 对于高碳低合金钢大锻件锻后采用热装炉球化退火时，截面200mm以下的加热速度不限，截面200～500mm的按炉子有效功率升温，坯料截面500～700mm的控制在小于80℃/h，坯料截面700mm以上的加热速度应控制在不大于70℃/h。
   ⑤ 对于高碳低合金钢、高速钢、滚珠轴承钢和热锻模钢大锻件锻后采用冷装炉球化退火时，其加热速度不限，即按炉子的有效功率升温即可。
   2） 机械制造企业生产的钢质铸锻件预备热处理的加热速度，根据钢种和毛坯规格以及毛坯结构的复杂程度等，参照上述不同规格型材的加热速度确定。铸铁毛坯件，虽然有效厚度一般不大，但应力较大、热传导慢，因此，加热速度不宜过快。
   ① 灰铸铁毛坯件的预备热处理加热速度一般控制在80～100℃/h即可，其截面越大加热速度越慢。
   ② 可锻铸铁石墨化退火升温阶段的加热速度应控制在30～40℃/h或从室温加热到300～400℃时停留3～4h，以便石墨充分形核。
   ③ 球墨铸铁去应力退火的加热速度视其结构复杂程度而定，一般控制在80～100℃/h即可。
   ④ 合金铸铁，特别是高合金铸铁去应力退火的加热速度应根据其形状复杂程度和有效厚度确定：形状简单的中、小件控制在小于100℃/h，形状复杂件最好浇注凝固后700℃出型直接入炉或视复杂程度以20～50℃/h的加热速度升温为宜。
   3）非铁金属及其合金的锻轧型材和铸造毛坯件，一般有效截面尺寸不大且导热性好。因此，非铁金属及其合金的预备热处理的加热速度不限，可按炉子有效功率升温即可。
    （2）最终热处理的加热速度：  
     1）钢制零件的最终热处理加热速度
     ① 大型零件淬火的加热速度。大型零件经过切削工后，其最大有效截面尺寸不超过300mm者，可不控制加热速度，即炉温达到淬火（或回火）温度，零件装炉后随炉升温即可，如图2-4b所示；有效截面尺寸300～500mm者，冷态零件装入200℃以下的炉子中并随炉升温到指定的淬火温度进行保温。
     ② 中、小型（有效厚度≤200mm）零件淬火的加热速度。除零件结构复杂或高碳高合金钢制零件外，一般可进行快速加热。即将炉温升至淬火温度以上100～200℃装入零件，随之炉温降至淬火温度进行保温，如图2-4d所示。
     ③ 结构复杂的零件或高碳高合金制零件的加热速度。为了避免产生裂纹和减小变形，结构复杂的零件和高碳高合金钢制零件，其淬火加热速度，一般采用分级加热（即1～2次预热后，再在淬火温度加热，如图1a所示。
                                                              图1.  零件整体热处理常用的加热方式
                                            a)分级（阶梯）加热  b)随炉升温加热  c)高温加热  d)快速加热
        2）铸铁件的最终热处理加热速度
球墨铸铁件的淬火加热速度，视其有效厚度决定加热速度。一般有效厚度≤100mm者不控制加热速度，即按炉子的有效功率随炉升温；有效厚度100～200mm者可在200～300℃预热后直接加热到淬火温度；有效厚度＞200mm者可在650℃和850℃分两次预热后升温到淬火温度进行保温，或者以≤100℃/h的加热速度从室温直接加热到淬火温度进行保温。
其它类型铸铁件一般较少进行整体淬火处理，其预备热处理就是最终热处理。
       3）非铁合金件的最终热处理的加热速度：
    非铁合金件的最终热处理，主要是铝、镁、钛等三类合金的固溶处理（淬火），其加热速度一般应严格控制在3～5℃/min。