特殊热处理真空淬火

1、关于特殊热处理真空淬火第一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月真空条件下金属加热的特点斯蒂芬玻尔兹曼定律 0C0(/100)4 ,J/(m2h); C0为绝对黑体的辐射系数12.7107 ,J/(m2hK4); T为辐射体绝对温度（K）。实际真空热处理条件下： 理想灰体传热能与绝对温度的四次方成正比：C(/100)4C理想灰体辐射系数，C=4.96，灰体黑度。第二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2辐射热交换Q12=C导(T1/100)4-(T2/100)4F1 12 (J/h)C导=4.96(1/1-1) 12 +1+(1/2-1) 21 J/(m2 hk4) Q12单位时间内

2、，高温面传给低温面的热量；C导导来辐射系数； T1，T2分别为高温面（炉子）和低温面（工件）的绝对温度（K）； F1高温面表面积（m2）；12 角度系数。12 =21=112=1 21=F1/F2F2F1F1F2F2F1F2F112=1 21=F1/F212= F2 / (F1 +F2) 21= F1/ (F1 +F2)第三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3真空炉升温特性真空炉空载时的自身升温速度很高；热惯性小；蓄热、散热量微小升温主要取决于对炉料可达到的供热能力（被加热工件在单位时间、单位面积上从真空炉获得的热量）在真空炉里比在介质中综合传热的常规加热，供热能力低得多，特别是辐射效

3、率低的升温阶段（600）和回火加热时。第四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月4钢在真空和其他介质中加热速度GCr15钢50mm 100mm试样在不同介质中的加热速度1盐浴中加热，2空气炉中加热，3真空中加热，1，2高温装炉；3室温装炉第五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月5真空加热表面与心部的温差W18Cr4V钢 在850C预热，继续加热到1280C。GCr15钢 采用两种加热方式： 1. 600C预热，继续加热到 850C； 2. 室温直接加热到850C。分段预热的必要性。W18Cr4V高速钢50mm100mm试样经850 预热加热到1280 过程中的表面和心部升温曲线1炉温

4、2表面温度3 芯部温度第六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月6真空加热表面与心部的温差GCr15钢50mm100mm试样850 加热时的表面和芯部升温曲线1炉温；2表面温度， 3 芯部温度GCr15钢50mm100mm试样经600 预热加热到850 的表面和芯部升温曲线1炉温；2表面温度， 3 芯部温度第七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月7不同尺寸工件的烧透时间不同直径的GCr15钢试样的加热时间1600 预热，2室温直接到850 ， 3经600 预热后加热到850 加热系数1.0-1.5min/mm不同直径的W18Cr4V钢试样的加热时间：1850 预热，2经850 预热后

5、加热到1280 加热系数0.46-0.52min/mm第八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月8真空加热时的真空度的确定大多数金属在500-1350,10-10-3Pa条件下加热。综合考虑表面光亮度、除气、脱碳和合金元素蒸发等效果来确定加热过程的真空度。“充气法”克服合金元素选择性蒸发。第九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月9真空淬火优缺点真空淬火后的工件表面光亮、不增碳、不脱碳。可提高承受摩擦和接触应力的工模具的使用寿命；淬火后工件尺寸和形状变化小，可省去修复变形的机加工。淬火后的工件硬度均匀、机械性能高、质量稳定。设备投资大。第十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月10

6、真空淬火的冷却真空气淬：冷速与气体种类、气体压力、流速、炉子结果及装炉状况有关；冷却气体的种类提高气体冷却能力的方法真空油淬：真空淬火油的特性真空淬火油的使用第十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月11冷却气体的种类可供冷却气有氩、氦氢、氮气等。与相同条件下的空气的传热速度比较，空气为1，则氮为0.99， 氩为0.70，氢7，氦为6。氢、氦、氩气的相对冷却性能第十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月12提高气体冷却能力的方法只考虑对流传热，按牛顿公式则传热量为：Q=K（tw-tf）F （kJ/h）Q与固体温度tw和气体温度tf之差以及工件表面积（F）大小成正比。对流传热系数K是

7、气体热导率、粘滞系数、流速、密度(压力）的函数K=/d C（d/）m提高冷却气体的密度（压力）和流速可以正比例加大对流传热效率。气压对冷却速度的影响1-0.66m3/s; 2-0.566m3/s第十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1365Mn钢薄片状弹簧支架的真空淬火原材料： 冷轧退火态， 细珠光体+铁素体；Q：变形；图2.1弹簧片形状尺寸示意图第十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1465Mn钢弹簧支架的真空淬火工艺 冷态真空度1.33Pa，升温后真空度下降66.5Pa，应考虑Mn的蒸气压较高且随温度升高而增大。相变点附近680预热：热处理变形小，升温速度慢，受热均匀;

8、入油后充入350-400Torr氮气：超过真空淬火油临界压力的中性气体，使真空淬火油达到使钢淬透的冷却速度。弹簧片真空热处理工艺N2第十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1565Mn钢弹簧支架的真空淬火预应力真空热处理前的预应力对薄而长的弹簧片热处理后的变形影响很大；工件自重、相互挤压力不均、振动均可导致变形；各弹簧片间、弹簧与夹具间贴合紧密、受力均匀，限制热变形。弹簧片装夹示意图1-固定螺栓；2-上斜铁；3-弹簧片4-底板；5-下斜铁第十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月16压铸模3Cr2W8V钢制电机转子铝压铸模Q:模具工况恶劣（高压、高温铝冲刷，手工脱模需锤击，水冷）

9、，要求耐磨性、耐热疲劳性及足够的硬度和韧性。A：预热+回火3Cr2W8V钢压铸模尺寸0.23第十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月17压铸模真空淬火淬火温度对3Cr2W8V钢热疲劳抗力的影响800水冷，循环前，49-51HRCA-产生0.4mm裂纹的循环次数800预热60min，真空度13.31.33Pa1150 油淬，670680 回火，真空度高于1333133Pa低于1.33Pa1180 C3Cr2W8V钢压铸模真空热处理工艺N2 99.999第十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月18冷冲模具真空淬火Cr12MoV钢制硅钢片冷冲模凹模Q：8定位销孔要求精度高，A：无需研

10、修，保证型腔边缘硬度。Cr12MoV冷冲凹模形状及尺寸第十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月19冷冲模具真空淬火冷冲模原工艺箱式高温电炉，淬入400 硝盐炉中真空度1.33Pa， 入油后通入氮气，后普通油炉回火Cr12MoV冷冲模真空热处理工艺99.99%N2第二十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月20辊压模真空淬火制造纺织印染机械中的钢芯的模具Q：螺牙高度0.12mm47，圆度0.003，要求硬度62-64HRCA: 真空度13.3-1.33Pa,入油后通入99.9%氮气至0.6105Pa辊压铸的工作状态1-辊压模；2-模芯（工件）45#高速钢30M33高速钢W18Cr4V

11、辊压模真空热处理工艺99.9%N2第二十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月21高速钢钻头正压气淬W6Mo5Cr4V21.5-2.5mm小钻头Q：钻头粘连A：高温加热阶段充高纯氮气真空度降至133PaM2高速钢（美国制）钻头真空气淬工艺第二十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月22Cr12MoV钢三角零件真空淬火上盘外压针三角外形下盘压针三角外形下盘挺针三角外形上盘内顶针三角外形针织机用合金工具钢三角形零件第二十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月23Cr12MoV钢三角零件真空淬火初次确定的真空淬火曲线真空淬火工艺曲线Q：硬度要求62-65HRC，线切割+热处理直接装

12、机A：预热温度提高，淬火加热保温时间减少第二十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月24真空高压气体淬火（概述）传热系数与气体压力P和速度V的关系式（Hilpert R.） =10-5mA(PV)mA、m为常数，与炉子结构、炉料及冷却气体的物理性质有关。（通常m=0.6-0.8）热传递在开始几个（105Pa）压力下是大的，随着压力增加而减少。气体压力和淬火速率间关系曲线第二十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月25概述淬火参数的影响气体压力和淬火速率间的关系曲线第二十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月26概述冷却气体压力和冷却时间的关系气体压力对淬火回火硬度的影响mm第

13、二十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月27概述气冷压力提高，可提高冷却速度达到和超过油的冷却速度SKD61钢250mm250mm(C0.37Cr5Mo1.3V1%)超高压气冷和油冷、盐浴冷却的比较9.5105Pa第二十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月28概述各种气体在不同压力下的热导率40mm工件心部的冷却速度（气体种类和压力的比较）第二十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月29概述国内普及的高压气淬技术是 5 10510 105Pa真空高压气冷淬火工艺及设备；低合金钢淬火件、大尺寸的模具和轴类、高密集装载工件56 105Pa真空高压气冷不足；提高使热导率高于35

14、0450W/(m2K)：冷却气压力冷却气循环速度He 6 105Pa气冷风扇电机功率提高10， 热导率提高40N210 105Pa气冷风扇电机功率提高140，热导率提高35实用真空炉冷却气体和压力的变迁第三十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月30概述表：不同压力气冷淬火效果尺寸/mm气体压/Pa气体种类中心硬度HRC备注606 105N260材质（质量分数）C2%,Cr12%10010 105N264-6520020 105He+N264-65 大于60mm的轴或其他模具，心部热要求6465HRC，需改用油淬，或增大气冷时冷却气的压力，或更换气体种类。第三十一张，PPT共四十七页，创作

15、于2022年6月31理论参量：与负载、炉子相关的参量强制对流冷却方程 t=WCp/(A)ln(T1-Tf)/T2-Tf t从T1-T2冷却时间s，W负载重量kg，Cp负载比热容，A负载表面积，热导率，T1初始温度，T2 最终温度，Tf平均气体冷却温度。传热系数边界两端温度差为1C 在单位时间穿过介质或系统单位面积的热量与表面几何形状、流体的性质和流体的热动力学和传输性质有关。第三十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月32理论标准气流通过单一物体两端强制对流冷却传热系数的简化方程k=KCpGP1/（DP2) K常数，Cp冷却气体比热容，D冷却表面的外部直径， P1 P2指数， G冷却气体

16、物质流体积气体流Q与气体密度的乘积，以雷诺数Re 来描述其特性， Re与G成正比物质流/气体粘度。冷却速率K（G）P1淬火速率与热交换系数成正比,热交换系数和冷却气体的物质流的P1次方成正比第三十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月33理论流体定律P=RSQ2 P通过系统的压力的降落，R流体阻力，S气体密度或气体压力，Q气体流流量，此处系统为具有穿过气流风机压力降落为P的真空炉。压力的降落对气体流流量比对气体压力更敏感P系统压力的降落对速度敏感，给定系统中体积气体流增加，气流速度也增加。 第三十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月34对流加热 对流加热和真空加热的不同(105m

17、m轴）92第三十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月35对流加热对流加热和真空加热实际操作的不同(VTT-424真空气冷淬火炉)装炉200kg，500600900mm3容积，高速钢切削工具1200支）第三十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月36应用螺纹铣刀滚丝轮阶梯轴辊环热模工具第三十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月37滚丝轮真空高压气体淬火Cr12MoV钢61D2133M14 2 60 加工汽车轴承盖螺栓200mm60mm螺栓材料ML40Cr调质285321HB工序： 锻打退火机加淬火回火磨内孔内孔变形0.02mm以内，6365HRC61D2133滚丝轮真空处理

18、工艺曲线2105Pa100 出炉第三十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月38阶梯轴真空高压气体淬火Cr12MoV钢加热温度1030、5105Pa气冷料台旋转法：工件轴杆偏摆量8.5m,偏差7.5 m， 非料台旋转：工件轴杆偏摆量22.5m,偏差38 m；硬度6464.5HRC阶梯轴的形状及真空气淬后的变形量第三十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月39料台旋转法加热冷却时料台旋转的效果第四十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月40真空油淬真空淬火油的特性：饱和蒸气压低临界压强低化学稳定性好杂质与残碳少酸值低第四十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月41真空油淬ZZ1号油不同真空度下的冷却曲线1-0.013kPa; 2-5kPa; 3-10kPa; 4-26.6kPa5-50kPa; 6-66.6kPa; 7-101kPaZZ2号油不同真空度下的冷却曲线1-0.013kPa; 2-5kPa; 3-10kPa; 4-26.6kPa5-50kPa; 6-66.6kPa; 7-10