真空热处理工艺

真空热处理工艺 真空热处理工艺 屠恒悦 目录 前言 1 一真空热处理工艺原理和真空热处理和加热特点 1 1工艺原理 1 2真空热处理的加热特点 3 二真空热处理工艺参数的确定 3 1真空度 3 2加热和预热温度 4 3真空淬火加热时间 4 三真空热处理的冷却方法 5 1气淬 5 2真空油淬 7 3为减小工件变形采用的分级冷却 9 4真空水淬 9 5真空硝盐淬火 9 6炉冷或控速冷却 9 四真空退火真空淬火真空回火及常用金属材料的真空淬火回火工艺 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 9 1真空退火目的 9 2真空淬火 14 3真空回火 19 四常用金属材料的真空淬火回火工艺规范 20 1合金结构钢和超高强度钢 20 2弹簧钢 22 3轴承钢 22 4合金工具钢 22 5高速钢 23 6不锈耐热钢 24 前言 所谓真空热处理是工件在10-110-2Pa真空介质中进行加热到所需要的温度然后在不同介质中以不同冷速进行冷却的热处理方法 真空热处理被当代热处理界称为高效节能和无污染的清洁热处理真空热处理的零件具有无氧化无脱碳脱气脱脂表面质量好变形小综合力学性能高可靠性好重复性好寿命稳定等一系列优点因此真空热处理受到国内外广泛的重视和普遍的应用并把真空热处理普及程度作为衡量一个国家热处理技术水平的重要标志真空热处理技术是近四十年以来热处理工艺发展的热点也是当今先进制造技术的重要领域 一真空热处理工艺原理和真空热处理和加热特点 1工艺原理 1金属在真空状态下的相变特点 在与大气压只差01MPa范围内的真空下固态相变热力学动力学不产生什么变化在制订真空热处理工艺规程时完全可以依据在常压下固态相变的原理完全可以参考常压下各种类型组织转变的数据 2真空脱气作用提高金属材料的物理性能和力学性能 3真空脱脂作用 4金属的蒸发在真空状态下加热工件表面元素会发生蒸发现象 表一 各种金属的蒸气压 金属 达到下列蒸气压的平衡温度? 熔点? 10-2Pa 10-1Pa 1Pa 10Pa 133Pa Cu 1035 1141 1273 1422 1628 1038 Ag 848 936 1047 1184 1353 961 Be 1029 1130 1246 1395 1582 1284 Mg 301 331 343 515 605 651 Ca 463 528 605 700 817 851 Ba 406 546 629 730 858 717 Zn 248 292 323 405 - 419 Cd 180 220 264 321 - 321 Hg -55 13 48 82 126 -389 Ae 808 889 996 1123 1179 660 Li 377 439 514 607 725 179 Na 195 238 291 356 437 98 K 123 161 207 265 338 64 In 746 840 952 1088 1260 157 C 2288 2471 2681 2926 3214 - Si 1116 1223 1343 1485 1670 1410 Ti 1249 1384 1546 1742 - 1721 Zr 1660 1861 2001 2212 2549 1830 Sn 922 1042 1189 1373 1609 232 Pb 548 625 718 832 975 328 V 1586 1726 1888 2079 2207 1697 Nb 2355 2539 - - - 2415 Ta 2599 2820 - - - 2996 Bi 536 609 693 802 934 271 Cr 992 1090 1205 1342 1504 1890 Mo 2095 2290 2533 - - 2625 Mn 791 873 980 1103 1251 1244 Fe 1195 1330 1447 1602 1783 1535 W 2767 3016 3309 - - 3410 Ni 1257 1371 1510 1679 1884 1455 Pt 1744 1904 2090 2313 2582 1774 Au 1190 1316 1465 1646 1867 1063 5表面净化作用实现少无氧化和少无脱 碳加热 图一 各种金属氧化物的分解压力 金属的氧化反应是可逆的Mo?2M2O 2O?O2? 取决于气氛中氧的分压和金属氧化物的分压的大小 当氧分压大于金属氧化物的分压时反应向左进行金属表面产生氧化反之如氧化物的分解压大于氧的分压反应向右进行其结果是氧化物分解 亚氧化物理论和真空炉中碳元素存在使炉内氧的分压低于金属氧化物的分压使金属不会氧化 表二 真空度和相对杂质及相对露点关系 真空度 Pa 133×104 133×103 133×102 133×10 133 133×10-1 133×10-2 133×10-3 托 100 10 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 相对杂质含量 132 132 0132 132×10-2 132×10-3 132×10-4 132×10-5 132×10-6 PPM 百万分比 1320 132 132 132 0132 00132 相对露点? 11 -18 -40 -59 -74 -88 -101 6金属实现无氧化加热所需的真空度 图二 为不同金属无氧化加热温度和真空度的关系曲线 2真空热处理的加热特点 两个显著特点一是空载时炉子的升温速度快二是工件的加热速度慢 二真空热处理工艺参数的确定 1真空度 表三 各种材料在真空热处理时的真空度 材 料 真空热处理时真空度Pa 合金工具钢结构钢轴承钢淬火温度在900?以下 110-1 含CrMnSi等合金钢在1000?以上加热 10Pa回填高纯氮 不锈钢析出硬化型合金FeNi基合金钴基合金 10-110-2 钛合金 10-2 高速钢 1000?以上充666133Pa N2 Cu及其合金 133133Pa 高合金钢回火 1310-2 在考虑工作真空度时应注意几 点 1在900?以前先抽01Pa以上高真空以利脱气 210-1Pa进行加热相当于1PPM以上纯度惰性气体一般黑色金属就不会氧化 3充入惰性气体时如充133Pa50N250H2的氮氢混合气体其效果比10-2,10-3Pa真空还好此时氧分压665Pa是安全的 4真空度与钢表面光亮度有对应关系 5一般10-3133Pa真空范围内真空度温差为?5?如气压上升温度均匀性下降所以充气压力应尽量可能低些 2加热和预热温度 表四 预热温度参考表 淬火加热温度? 预热温度1? 预热温度2? 预热温度3? 800900 550-600 1000-1100 550-600 800-850 1200以上 550-600 800-850 1000-1050 3真空淬火加热时间 图三 真空加热时的特性曲线 图四 炉温和被加热工件表面与中心温度 t总 t均t保 t均 a×h t保为相变时间t均为均热时间a为透热系数分mmh为有效厚度mm 表五 a透热系数的确定 加热温度? 600 800 1000 11001200 a分mm 1622 0810 0305 0204 预热情况 600?预热 600800?预热 6008001000?预热 注没有预热直接加热a应增大1020 表六 t保时间确定 钢材 碳素工具钢 低合金钢 高合金钢 t保分 510 1020 2040 三真空热处理的冷却方法 1气淬 1各种冷却气体的性质 表七 各种冷却气体的性质100?时 气体 密度 Kgm3 普朗特数 粘度系数 Kgsm3 热传导率 kcalmh ? 热传导率比 N2 0887 070 25×10-6 00269 1 Ar 1305 069 2764 00177 0728 He 0172 072 231 0143 1366 H2 00636 069 1048 0189 1468 图五 氢氦氮氩的相对冷却性能 为保证工件表面不氧化具有高的光亮度对冷却气体N2纯度有一定要求 表八 氮气纯度 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 处理材料 氮气纯度 轴承钢高速钢 9999599998 高温耐热合金 99999 高温活性金属 999999 半导体材料 9999999 表九 热处理用氩气氢气氮气的行业标准 名称 指标要求VV 氩含量 氮含量 氢含量 氧含量 总碳含量 以甲烷计 水含量 高纯氩气 ?99999 ?00005 ?00001 ?00002 ?00002 ?0004 氩气 ?9999 ?0007 ?00005 ?0001 ?0001 ?0002 高纯氮 - ?99999 ?00001 ?00003 ?00003 ?00005 纯氮 - ?99996 ?00005 ?0001 CO?00005 CO2?00005 CH4?00005 ?00005 工业用气态氮 ?类 - 995 - ?05 - 露点?-43? ?类?级 - 995 - ?05 - 游离水?100ml瓶 ?类?级 - 985 - ?15 - 游离水?100ml瓶 氢气 - ?0006 ?9999 ?00005 CO?00005 CO2?00005 CH4?0001 ?0003 注?水分压15?大于118MPa条件下测定 ?高纯氮纯氮不适合用于沉淀硬化不锈钢马氏体时效钢高温合金钛合金等真空热处理回充和冷却气之用 ?氢气不适用于高强度钢钛合金黄铜的热处理保护 ?液态氮不规定水的含量 2提高气体冷却能力的方法 牛顿 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 Q ktw-tf?Fkcalh Q为传热量 tw为工件温度 tf为气体温度 F为工件表面积 k为对流传热系数 K λd?Cwdpηm d为工件直径 C为因雷诺系数范围不同而异的常数 m为幂指数一般0620805 w为流速p为密度的函数亦可视为气压λ为气体导热系数η为粘滞系数 从公式中可见提高冷却气体的密度压力和流速可以成比例地加大对流传热效率 ?提高冷却气体压力 ?提高气体的流速 图六 气体压力和淬火速率间的关系曲线 表十 各种淬火介质对热传导系数的比较 介质和淬火参数 热导率wm2k 盐浴 550? 350450 液态床 400500 油 2080? 不流动 10001500 油 2080? 搅拌循环的 18002200 水 1525? 30003500 空气无强力循环 5080 1000毫巴1×105PaN2 循环的 100150 6×105Pa N2 快速循环 300400 10×105Pa N2 快速循环 400500 6×105Pa He 快速循环 400500 10×105Pa He 快速循环 550650 20×105Pa He 快速循环 9001000 6×105Pa H2 快速循环 450600 10×105Pa H2 快速循环 750 20×105Pa H2 快速循环 1300 40×105Pa H2 快速循环 2200 2真空油淬 1真空淬火油的条件 2真空淬火油的主要技术指标 表十一a 国产真空淬火油质量指标 真空淬火代号 ZZ-1 ZZ-2 粘度cst50? 2025 5055 闪点?不低于 170 210 凝点?不高于 -10 -10 水份 无 无 残碳不大于 008 01 酸值mgkoHg 05 07 饱和蒸气压20?133Pa 5×10-5 5×10-5 热氧化安定性 合格 合格 冷却性能 特性温度? 特性时间s 800?冷至400?时间s 600620 3035 555 580600 3040 675 表十一b 上海惠丰石油化工有限公司真空淬火油质量指标 项目型号 CZ1真空淬火油 CZ2真空淬火油 试验方法 运动粘度40?mm2s 32,42 80,90 GBT265 闪点开口? 180 220 GBT3536 倾点? -10 -10 GBT3535 冷却特性 特性温度 800,400?时间 600 55 585 75 SHT0220 注以上数据为代表性试样的测定结果产品性能以实测为准 性能1有较低的饱和蒸汽压蒸发量较小使溶入的气体迅速脱出 2较强的抗汽化能力和较快的冷却速度不污染真空炉膛及真空操作效果 3冷却性能稳定在真空条件下能保证淬火后工件淬硬效果好 4良好的光亮性和光辉性淬火后表面清洁光亮不会变色无氧化无污染 5极佳的挥发安定性和氧化安定性使用寿命长 用途1适用于轴承钢工模具刀具及大中型航空结构钢及其它特种钢材 2HFV-CZ1真空淬火油用于中型材料在真空状态下的淬火HFV-CZ2真空淬火油用于淬渗透性好的材料在真空状态下淬火 表十二 美国CIHayes 公司真空淬火油质量指标 真空淬火油代号 H1 H2 比重Ibgal 736 72 粘度指数 76 95 粘度100?sus 9295 110121 着火点? 170 190 热线试验 340 310 蒸汽压40?133Pa 0002 00001 90?133Pa 0100 00103 150?133Pa 200 045 GM淬火试验s 11 17 最高使用温度? 60 80 真空油淬时注意的几个问题 ?真空油淬压力填充纯N2 40kPa67kPa ?淬火油量 工件油重量 11015油池比油与工件体积之和大1520 ?油中不许有水分当达003时工件变暗03时冷速明显变化 ?真空淬火油的调制 ?工件入油前应充分脱气 ?油温在4080?使用 ?油应有搅拌静止油冷却强度为025030激烈搅拌油冷却强度为0811 ?真空油淬时的高温瞬时渗碳现象 3为减小工件变形采用的分级冷却 ?油冷却到MS点以上?风冷 ?延时油淬先预冷3070秒?1090?入油 ?风冷至550??在油中淬火 ?气体分级淬火气冷到马氏体转变点以上?停风扇?表面温度均匀后再开风扇快冷 ?工件在硝盐浴中等温淬火 4真空水淬 5真空硝盐淬火 6炉冷或控速冷却 四真空退火真空淬火真空回火及常用金属材料的真空淬火回火工艺规范 1真空退火目的 获得洁净光亮的表面省去或减少加工工序使金属材料软化消除内应力和改变结构提高材料性能 1铜及其合金 表十三 青铜真空热处理参数 材料号 真空度Pa 退火温度? 冷却方式 QSn4-3 133133 600 炉冷 QSn4-4-25 QSn65-04 600650 QSn4-03 QAl9-2 133133 600750 QAl9-4 700750 QAl10-3-15 650750 QAl10-4-4 650750 QAl10-5 600700 QAl10-7 650750 表十四 紫铜和黄铜真空热处理参数 材料牌号 消除应力退火温度? 再结晶退火温度? 真空度Pa 冷却方式 紫铜 T1T2 T3T4 600700 600700 133133 炉冷或 惰性气体冷 黄铜 H96 H90 H80 H70 H68 H62 H59-1 200 260 260270 260270 270300 540600 650720 600700 520650 520650 600700 600670 133133 HSn70-1 HSn62-1 HAl77-2 HAl59-3-2 HMn58-2 HFe59-1-1 HPb74-3 HPb64-3 HPb63-3 HPb60-1 300350 350370 300350 350400 560580 550650 600650 600650 600650 600650 600650 620670 620650 600650 133133 133133 133133 表十五 铍青铜时效工艺参数 材料牌号 时效温度? 真空度Pa 时间小时 QBe2 QBe25 300 285 320 110-2 35 34 2 2金属和合金的除气处理 应用于加速器宇宙模拟设备电子管材料和高温活性金属 表十六 金属及合金真空除气的温度及真空度 金属及合金 除气温度? 真空度Pa 铜 800 27×10-3 镍 800950 13×10-3 铁与铁合金硅钢不锈钢 ,900 4×10-2 钼 ,1450 67×10-3 钨 ,1400 67×10-3 钛 810 13×10-3 钽 900950 13×10-3 3软磁材料的真空退火 软磁材料与硬磁材料的区别是磁性不同 矫顽力Hc,10奥斯特为软磁Hc 10-300奥斯特为半硬磁Hc,300奥斯特为硬磁目前广泛应用于氢气退火和真空退火 ?电工纯铁的真空退火见图七 图七 电工钢真空退火工艺曲线 ?硅钢片的真空退火见图八 图八 硅钢片真空退火工艺曲线 ?Fe-Ni系合金真空退火 表十七 常用Fe-Ni软磁材料的真空退火规范 合金牌号 退火温度? 保温时间小时 真空度Pa 冷却方式 1J46 随炉升温 10501150 36 10-110-3 100200?h冷至300?后快冷 ,100?出炉 1J50 1J79 1J51 12 1J54 随炉升温 11001150 86 110-1 100?h冷至300?移至冷却室冷至100?以下出炉 1J80 100200?h冷至400?移至冷却室冷至100?以下出炉 1J85 随炉升温 11001200 10-110-3 100200?小时冷至480?后快冷至100?以下出炉 1J77 110-1 100150?h冷至500?后以3050?h冷至300?再快冷到100?出炉 1J76 随炉升温 11001150 100?h冷至500?后以1050?h冷至300?再快冷到,100?出炉 1J52 随炉升温 10501150 12 10-110-3 100200?h冷至600?快冷至300?,100?出炉 1J83 35 100200?h冷至600?再稍快冷至100?以下出炉 1J86 随炉升温 11001200 86 100?h冷至600?后以30100?h冷至300?,100?出炉 1J41 随炉升温 11001150 24 110-1 100?h冷至600?稍快冷至300?100?以下出炉 1J42 1J47 12 10-110-3 150?h冷至300400?后快冷至,100?出炉 ?Fe-Al系合金真空退火 表十八 常用Fe-Al系软磁合金真空退火规范 合金牌号 退火温度? 保温时间小时 真空度Pa 冷却方式 1J16 缓慢升温 9501150 2 10-110-3 200150?h炉冷100?以下出炉 1J13 随炉升温 900950 2 100?h冷至600?60?h冷至200?,100?出炉 1J12 随炉升温 10501200 23 100150?h冷至500?快冷至200?,100?出炉 1J6 100150?h冷至250?,100?出炉 1J8 随炉升温 700?以后 50200?h 升至12001220 50150?h冷至250?以下,100?出炉 软磁合金退火时注意 a在高温退火时必须防止工件叠片间和卡具粘合可以在其间撒布工业氢氧化镁或滑石粉或经高温下除过气的氧化铝粉撒布其间 b工件不能与石墨接触最好不用石墨纤维的真空炉中处理 4钢材料的真空退火 ?钢铁材料 表十九 钢的真空退火工艺参数 材料 真空度Pa 退火温度? 冷却方式 45 1313×10-1 850870 炉冷或气冷?300?出炉 03506卷钢丝 13×10-1 750800 炉冷或气冷 200?出炉 40Cr 13×10-1 890910 缓冷?300?出炉 Cr12MO 13×10-1 以上 850870 720750?等温45小时炉冷 W18Cr4V 13×10-1 870890 720750?等温45小时炉冷 空冷低合金模具钢 13 780870 缓冷 高碳铬冷作模具钢 13 870900 缓冷 W918热模具钢 13 815900 缓冷 ?不锈钢耐热钢真空退火 表二十 奥氏体不锈钢退火温度和真空度 热处理 温度? 真空度Pa 热变形后去氧化皮代替酸洗退火 9001050 13313 退火 1100 10501150 13×10-107×10-2 1313×10-1 电真空零件退火 9501000 134×10-3 带料在电子束设备中退火 10501150 13×10-213×10-3 表二十一 一些不锈钢的退火工艺参数 钢种类型 主要化学成分质量分数 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 结果 退火温度范围? 真空度Pa 铁素体类 Cr1214CO08最多 630830 1313×10-1 马氏体类 Cr14C04Cr1618C09 830900 1313×10-1 奥氏体类未稳定化 Cr18Ni8 10101120 1313×10-1 奥氏体类稳定化 Cr18Ni8N61或Ti 9501120 13×10-213×10-3 2真空淬火 图九 真空淬火循环 真空淬火操作过程见图八先预抽真空到11×10-2Pa时开始加热当保温结束升压到08×105Pa工件油淬或回填到5×105Pa进行高压气淬 各种钢和合金加热时的真空度要求和淬火冷却方式见表二十二 表二十二 各种钢和合金加热时的真空度要求和淬火冷却方式 材料 真空度 淬火方式 低 中 高 油 水 气 耐冲击钢 美S-1SKS41 A B A 美 S-2SKS4 A B A 美S-3 A B A 美S-4 A B A 美S-5 A B A 油淬火钢 美0-1MnCrWv A B A 美0-29Mn2v A B A 美0-6 A B A 美0-7WCrv A B A 美414040CrMnMo A B A 美4340 A B A 美52100 A B A 空气淬火钢 美 A-2 A B C A 美 A-6 A B C A 美 A-7 A B C A 美 D-1 A B C A 美 D-2 A B C A 美 D-4 A B C A 美 D-5 A B C A 美 D-7 A B C A 美 H-11 A B C A 美 H-14 A B C A 美 H-21 A B C A 美 H-22 A B C A 高速钢 W系 美 T-1 A B A E 美 T-2 A B A E 美 T-3 A B A E 美 T-4 A B A E 美 T-5 A B A E 美 T-15 A B A E 高速钢 Mo系 美 M-1 A B A E 美 M-2 A B A E 美 M-6 A B A E 美 M-10 A B A E 美 M-30 A B A E 美 M-50 A B A 钛合金 Ti-2Al-4Mn A B D A Ti-6Al-4V A B D A Ti-679 A B D A Ti-6Al-4V低O2 A B D A Ti-6Al-6VZ-5Sn-1FeCu A B D A Ti-7Al-4Mo A B D A 不锈钢 400 A B A 410 A B A 416 A B A 420 A B A 440 A B A 沉淀硬化合金 Ni-spanc A B A A AM-350 A B A A AM-355 A B A A 美17-7PH A B A A 美17-4PH A B A A 铁镍基合金 901合金 A B A A A-286 A B A A Discaloy A B A A Unitemp 212 A B A A 钴基合金 Al-Risist 213 A B A A H-21 A B A MAR-M509 A B A A W1-52HS152 A B A 镍基合金 T18合金 A B A A Hastelloy X A B A Inconelx750 A B A A M-252-J-1500 A B A A RA-333 A B A Rene41 A B A A Rene62 A B A A Rene63 A B A A TDNickel 棒 A B A Waspaloy A A B A A Waspaloy B A B A A CTreek Ascaloy A B A 注A-必要条件B-需改善泵的停机时间C-预冷至550?施行油淬D-用扩散泵排出E-气冷至1090?淬油 真空度低-机械泵中-增压泵高-扩散泵 1真空淬火工艺操作实例 ? 汽车车灯反射镜凸模图十 材料Cr12 MOV 技术要求热处理HRc6062变形愈小愈好 图十 车灯反射镜凸模 该厂引进日本加工技术与外商协作共同制造汽车反射镜凸面为抛物面热处理后无法进行加工故要求模具变形越小越好原采用盐浴炉淬火变形达?03mm冲件不能达到聚焦反射作用经真空热处理后变形控制在005mm以内表面光亮无氧化脱碳硬度均匀使用性能良好其真空热处理工艺见图十本凸模在ZC30型双室油淬负压真空炉内处理 图十一 车灯凸模真空热处理工艺曲线 凸模在高压气淬炉内处理气淬压为34×105Pa其效果更好 ? 100目不锈钢网滚模模芯图十二 材料Cr12 MOV 技术要求热处理HRc5862 图十二 100目不锈钢网滚模模芯 此件加工六角形不锈钢网用系出口任务要求很高在φ50mm处的六角形网眼要用放大镜才能看清楚该厂原采用盐浴淬火由于残盐嵌在六角形网眼中需经放大后才能看见再用人工方法将残盐从一个个微小的网眼内剔除既费时有极易损坏模眼而导致报废故用盐浴处理的模芯废品率很高采用真空热处理后模芯表面光洁合格率达100寿命也比原来提高用户非常满意其热处理工艺见图十三本模芯在ZC-30型双室负压油淬炉内处理若在加压气淬炉内处理气淬压力23×105Pa 其淬火效果更佳 图十三 不锈钢网滚模模芯 ? 压铸模 材料H13 技术要求大型复杂模具 HRc42-44 中小型优质模具 HRc44-46 小型模块 HRc48-50 设备采用5bar以上高压气淬炉 工艺采用分级气淬工艺 具体工艺曲线示意图见图十四 图十四 H13钢真空高压气淬加热冷却工艺示意图 其中Ts为表面热电偶温度Tc为心部热电偶温度冷炉升温速度220?小时对流加热炉压2bar预热二次当Tc Ts后再升温 奥氏体化保温时间快速升温至1030??5?当Ts-Tc,14?后保温30分钟 回充高纯氮分压 266Pa 从1030?到540?淬火冷速至少28?分在455-400?间进行分级当Ts冷至分级温度区后30分钟继续快冷到65?出炉在静止空气中冷到50?-30?进行二次以上回收 回火至少二次每次回火后模具冷到室温再进行第二次回火回火时间按24分mm计算或心部到温度后在保温2小时回火温度按不同硬度要求一般580-600?左右 2真空淬火的质量效果 ? 真空淬火对工件表面质量的影响 A真空状态下加热氧化物的还原作用 B元素发挥的影响 C钢种的影响 D冷却方式的影响 E回火的影响 F真空泵油增压泵油扩散泵返油的影响 G真空淬火油脱气 H炉子泄漏率 I加热速度影响 J充气管道的漏气问题 ? 真空淬火工件的变形减小真空淬火变形的具体措施 A加热技术方面 a多次预热 b在800?以下进行对流加热 c提高炉温均匀性合理布置 d合理控制炉内压力回填N2以133Pa为宜 B冷却技术减少工件变形 a尽量采用高压气淬代油淬 b为减少组织压力先油淬在Ms点以上出炉气冷 c气体分级淬火 d控制油搅拌开动时间 e减少工件在热态下振动 f料盘工具的变形会影响工件变形 g厚薄不均匀锐角处包扎氧化铝棉 h合理装炉 i高压气淬时冷却气体的喷射方式 ? 真空淬火后钢的机械性能 在真空淬火加热时工件有脱气不氧化不脱碳因而有较高的机械性能 表二十三 Cr12MOV钢真空淬火回火与盐浴淬火回火后机械性能比较 淬火温度? 回火温度? RmNmm2 Fmm akNmcm2 硬度 HRc 真空淬火 硬度 HRc 盐浴 真空 盐浴 真空 盐浴 真空 盐浴 淬火态 淬回火态 淬火态 淬回火态 950 180 4239 3105 43 287 127 184 608 61 613 605 980 180 3756 2814 4 24 216 147 647 619 658 63 1020 240 3851 3048 44 236 216 216 658 608 662 608 1080 240 3584 2139 41 176 251 147 619 586 655 597 1120 520冷 2501 2755 51 35 275 265 553 556 593 607 注真空淬火 800?预热25分淬火保温20分 盐浴淬火淬火温度为9501020?时400?预热一小时淬火保温9分钟 淬火温度为10801120?时850?预热6分淬火保温3分钟 600650?分级23分钟后空冷 ? 真空淬火产品的使用寿命 真空淬火模具寿命一般提高40400 3真空回火 1概述 2真空回火的光亮度变成灰色或暗灰色的原因 认为从10-2Pa到10-4Pa水蒸气峰继续保持相当大的比例O2的光谱已近消失高于650?水蒸气开始分解出现链式反应在低于650?温度范围内真空炉呈微氧化气氛或微氧化状态从而室温至600?温度正好是回火处理区域也就可解释通常真空回火后表面光亮度灰暗或不稳定的原因 提高真空回火的光亮度的方法 ? 提高工作真空度从110Pa提高到13×10-2Pa目的减少O2含量消除O2对工件氧化的影响 ? 充入N2中加入10H2使炉内氧化性气氛与H2中和形成弱还原性气氛 ? 减少真空炉隔热屏吸收和排放水气的影响排除耐火纤维隔热屏吸水性大的弊端采用全金属隔热屏 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ? 回火后快冷使工件出炉温度低提高回火光亮度 ? 提高回火温度均匀性有利于回火光亮度一致用上述方法可使回火工件光亮度达到真空淬火的90以上 3真空回火脆性及其防止 第一类回火脆性不可逆回火脆性200350? 第二类回火脆性可逆回火脆性450650? 当钢中含NiCrMnSi等合金元素才有第二类回火脆性一般碳钢不存在第二类回火脆性 防止方法为防第二类回火脆性要求回火后快冷 四常用金属材料的真空淬火回火工艺规范 1合金结构钢和超高强度钢 注意几点 ? 晶粒度采用淬火温度比规定温度下限或低510?为宜 ? 元素挥发回填N2到133Pa或以下 ? 超高强度钢可采用等温淬火 ? 有回火脆性要快冷 表二十四 常用合金结构钢真空热处理工艺规范 钢材牌号 淬火 回火 机械性能不小于 温度? 真空度Pa 冷却 温度? 真空度Pa 冷却 Rm Nmm2 Rp02Nmm2 A Z akN-mcm2 45Mn2 840 13 油 550 53×10473×104 油空冷 N2快冷 8826 7355 10 6 4413 30SiMn2MoV 870 13 650 13013 8826 7845 12 9 4903 16SiMn2WV 860 13 200 空气炉 空冷 11767 8826 10 8 4413 20Mn2TiB 860 13 200 空气炉 空冷 11277 9316 10 7 4413 30Mn2MoTiB 870 13 200 空气炉 空冷 1471 - 9 5 3922 40CrMn 840 13 520 53×10473×104N2 快冷 9806 8335 9 6 4413 25CrMnSiA 880 13 450 53×104 N2 快冷 10787 8826 10 5 3922 30CrMnSiA 880 13 520 10-1或53×104 快冷 10787 8826 10 5 4413 50CrV 860 13-013 500 10748 11277 10 - 3922 35CrMo 850 13-013 550 9806 8335 12 8 4413 40CrMnMo 850 13 600 9806 7845 10 8 4413 20CrMnMo 850 13 200 空气炉 空 冷 11767 8826 10 7 4413 25Cr2MoV 1040 13-013 700 013 快冷 7355 58836 16 6 4903 25Cr2MoV 900 13-013 620 013 9316 7845 14 8 5393 38CrMoAl 940 13 640 013 N2 Ar强制 冷却 9806 8335 14 9 4903 20Cr3MoWV 1050 13 N2油 720 013 7845 6374 14 7 3922 40Cr 850 13-013 油 500 N2 53×104 9806 7845 9 6 4413 40CrNi 820 13-013 油 500 N2 53×104 9806 7845 10 7 4413 12CrNi3 860 13-013 N2油 200 - 空冷 9316 6864 11 9 4903 37CrNi3 820 13-013 N2油 500 013N2 53×104 N2 强制 冷却 11277 9806 10 6 4903 40CrNiMo 850 13-013 600 9806 8335 12 10 5393 30CrNi2MoV 860 13-013 650 8826 7845 12 9 4903 45CrNiMoV 850 13-013 460 N2 53×104 1471 13238 7 4 3432 18CrNi4W 950 13 200 - 空冷 11767 8335 10 10 4413 25CrNi4W 850 13-013 N2 550 N2 53×104 N2 强制 冷却 10787 9316 11 9 4413 30CrNi3 820 13-013 N2油 500 - 9806 7845 9 8 4413 表二十五 超高强度钢真空热处理工艺规范 钢材牌号 淬 火 回 火 机械性能不小于 温度? 真空度Pa 冷却 温度? 时间 小时 冷却 Rm Nmm2 Rp02Nmm2 A Z akN-mcm2 30CrMnSiNi2A 900 13013 油或 260??20?等温 250 1 空冷 ,1569 - 9 40 883 32SiMnMoV 920 13 油或 280??20?等温 320 2 空冷或N2 ?17651 ?1667 ?1520 ?1569 910 1012 4050 4050 49 686 558 784 40SiMnMoVRe 930 13 油 230?等温 250 3 空冷 1961 17651 1912 1471 1667 115 1012 48 4050 618 588 784 40SiMnMo CrMoVRe406 930 13 油 280 2 空冷或N2 ?17611 ?14219 ,85 ,35 ?49 40SiMnCrNiMoV 900 13 油 310??10?等温 230280 空冷或N2 ?1961 1569 1667 - - ,9 15 ,35 45 ,49 784 98 40CrNiMo4340 850 13013 油 200 2 空冷 18631 20593 1667 17651 1012 4050 392 588 6025 950 13 油 300350 3 空冷或N2 17651 18631 1667 17651 1012 4050 49 686 45CrNiMoVD6Ac 860 13 油 300 1 空冷或N2 18631 20593 15101 17258 1012 3450 392 49 2弹簧钢 表二十六 常用弹簧钢真空热处理工艺规范 钢号 淬 火 回 火 硬度HRc 温度? 真空度Pa 温 度? 真空度Pa 65Mn 预热500550 加热810830 13013 1313 370400 先抽真空至13Pa升至回火温度回充N2至5×1046×104Pa 3640 60Si2MnA 预热500550 加热860880 13013 1313 410460 4550 60Si2CrVA 预热500550 加热850870 013 13 430480 4552 50CrVA 预热500550 加热850870 013 13013 370420 4550 3轴承钢 表二十七 常用轴承钢的真空热处理工艺规范 钢号 预热 淬火 回火 硬度HRc 加热温度? 真空度Pa 加热温度? 真空度Pa 冷却 介质 加热温度? 真空度Pa 冷却 介质 GCr15 520580 10-1 830850 110-1 油 150160 空气炉 油 ?60 GCr15SiNn 520580 110-1 820840 110 油 150160 空气炉 油 ?60 GSiMnVRe 500550 110-1 780810 110 油 150170 空气炉 油 ?62 GCrSiMnMoVRe 500550 110-1 770810 101 油 150170 空气炉 油 ?64 4合金工具钢 表二十八 常用合金工具钢真空热处理工艺规范 钢号 预热 淬火 回火 硬度HRc 一次预热温度? 二次预热温度? 真空度Pa 加热温度? 真空度Pa 冷却 介质 加热温度? 真空度Pa 冷却 介质 9CrSi 500600 110-1 850870 110-1 油 170190 空气炉 空气 6163 CrWMn 500600 110-1 820840 110-1 油 170185 空气炉 空气 6263 CrMn 500600 110-1 840860 110-1 油 170190 空气炉 空气 6063 9Mn2V 500600 110-1 780820 110-1 油 170190 空气炉 空气 5862 5CrMnMo 500600 110-1 830850 110-1 油或氮气 450500 57×104 氮气 3844 5CrNiMo 500600 110-1 840850 110-1 油或氮气 450500 57× 104 氮气 39445 Cr12MoV 500550 800850 110-1 10201040 110-1 油或氮气 170250 空气炉 空气 5862 Cr6WV 500550 750820 110-1 9701000 10 油或氮气 170250 空气炉 空气 5862 3Cr2W8V 480520 800850 110-1 10501100 110 油或氮气 560580 567×104 氮气 4247 4Cr5W2SiV 480520 800850 110-1 10501100 110 油或氮气 600650 56×104 氮气 3844 4Cr5W2SiV 480520 800850 110-1 10501100 110 油或氮气 600620 56×104 氮气 4044 3Cr2W8V 480520 800850 110-1 10501100 110 油或氮气 600640 567×104 氮气 39445 7CrSiMnMoV 500600 01 880900 01 油或氮气 450200 567×104 空气炉 氮气 空气 5254 6062 H13 500550 800820 01 10201050 101 油或氮气 560600 567× 104 氮气 4550 Cr12 500550 01 960980 101 油或氮气 180240 空气炉 空气 6064 5高速钢 表二十九 高速钢真空热处理工艺规范 钢号 预热 淬火 回火 硬度HRc 一次预热温度? 二次预热温度? 真空度Pa 加热温度? 真空度Pa 冷却 介质 加热温度? 真空度Pa 冷却 介质 W18Cr4V 600 650 850900 110-1 12601280 10 266Pa 回填高纯氮气 油或35×105Pa的氮气快冷 550580 567×104 氮气快冷 6167 95W18Cr4V 12401270 550580 6368 W6Mo5Cr4V2 12001240 540580 6267 W6Mo5Cr4V2Al 12001230 540560 6469 W6Mo5Cr4V3Al 12101240 540560 6469 W12Cr4V4Mo 12201250 550580 6468 W18Cr4V3SiAlNb 12301250 530560 6670 W12Mo3Cr4V3CO5Si 12301250 540580 6570 W7Mo4Cr4CO5 12301250 540590 6570 W2Mo9Cr4V2CO8 11901200 540580 6570 W9Mo4Cr4V3CO10 12201240 540580 6570 W6Mo5Cr4V5Si NbAl 12201240 530560 6468 注意事项 ? 真空度10266Pa下加热防止CrMnAl合金元素挥发 导热性差要多次预热 淬火温度比常规低1020?为宜 为防止油淬面亮层用高压气淬 为防止工件相互粘连不能将光洁度高的平面叠在一起 在530590?回火23次为保持光亮度90N210H2 6不锈耐热钢 表三十 常用不锈耐热钢的真空热处理工艺规范 钢号 淬火 回火 硬度HRc 加热温度? 真空度Pa 冷却 介质 加热温度? 真空度Pa 冷却 介质 2Cr13 3Cr13 10401060 1 油或25×105Pa氮气 230?30 空气炉 空气 4045 250?30 空气炉 3640 500?20 58×104 氮气 3236 4Cr13 10501100 1 油或25×105Pa氮气 250?30 空气炉 空气 4050 9Cr18 10101050 ,1 200?30 5060 Cr17Ni2 9501040 1 油 250?30 4550 Cr17Ni2 9501040 1 油 500?20 01 氮气 4550 1Cr18Ni9Ti 11001150 13013 氮气或Ar气 - - - - 1Cr21Ni5Ti 9501050 1Cr11Ni12W2MoV 10001020 13013 N2或油 660710 540600 013 13013 N2 HB3437 HB31345 1Cr14Ni13W2VB 1050?10 13013 N2或油 660680 550600 时效 13013 N2 HB3336 HB31335 480 495 13013 或Ar 惰性 气体 ,40 ,38 0Cr17Ni4Cu4Nb 10301050 13 Ar气或油 550 580 58×104Ar 惰性 气体 ,35 ,31 OCr17Ni7Al 固溶1050?10 调整760?10 固溶1050?10 调整950?10 -73?冰冷处理 13013 Ar气 时效 565?10 高纯Ar58×104或01 Ar气 ?HB363 17-7PH 0Cr15Ni7Mo2Al 13 Ar 时效 510?10 ?HB383 15-7MoPH - - 注意几点 ? 当淬火温度相同真空淬火马氏体不锈钢晶粒度比普通电炉晶粒度大一级对材料冲击韧性没影响 ? 双相不锈钢1Cr21Ni5Ti冷速不能太慢在700800?有脆性想折出在500650?有475?脆性因此冷速很重要 ? 马氏体不锈钢可以油淬也可以气淬 ? 奥氏体镍铬钢用氩冷却和分压防微N而使机械性能变坏 ? 对薄件采用一段或二段预热 7高温合金特点 ? Fe基Ni基高温合金含有AlMnTi元素以及高含量的Cr一般先抽高真空10-210-3Pa然后在高温加热时通入高纯氩使真空度到101Pa对已加工成品尺寸用10-210-3Pa高真空性时效处理 ? 热处理时时间长特别固溶时效合金经16小时以上其泄漏率要非常小压升率最好在0133Pah否则时效时空气渗入零件会被氧化 ? 高温合金固溶处理要求较快冷却速度一般水淬炉 表三十一 常用高温合金真空热处理工艺规范 合金 牌号 固溶温度? 固溶时间 小时 冷却 真空度Pa 时效温度? 时效时间 小时 冷却 真空度Pa 硬度 HB GH37 1180?10 1050?10 2 4 气冷 101 800?10 16 气冷 10-110-2 3337 GH143 1150?10 1065?10 4 16 气冷 110-1 700?10 16 气冷 10-110-2 3135 GH49 1200?10 1050?10 2 4 气冷 110-1 850?10 8 气冷 10-110-2 3235 GH151 1250?10 1000?10 5 5 气冷 110-1 950?10 10 气冷 10-110-2 3134 GH44 11201160 30 气冷 110-1 GH128 1215?10 20 气冷 10-2 GH169 1 10-210-3 GH141 1180?10 05 气冷 110-1 900?10 4 气冷 10-110-2 GH130 1180?10 1050?10 154 4 气冷 110-1 800?10 16 气冷 10-110-2 3337 GH302 1180?10 1050?10 2 4 气冷 110-1 800?10 16 气冷 10-110-2 3337 GH131 11301200 1160?10 152 气冷 110-2 GH132 9801000 052 气冷 10-1 710?10 1216 气冷 10-210-3 3438 GH135 1080?10 1140 8 4 气冷 110-1 830?10 700?10 8 16 气冷 10-110-2 345 365 GH39 10501080 气冷 10-110-2 830?10 650?10 8 10 气冷 10-210-3 3438 8钛合金真空淬火固溶和时效 表三十二 钛合金淬火固溶时效工艺规范 合金牌号 真空度 Pa 固溶温度? 时间 小时 时效温度? 时间 小时 TC3 10-210-3 820920 450550 212 TC4 850950 052 450550 TC6 860900 500620 TC8 900950 500620 TC9 900950 500620 TC10 850900 500620 TB1 800 480500 550570 TB2 800 500 A 26