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感应淬火技术在汽车制造业的应用(2)

时间:2013-05-20 10:15来源:未知 作者:admin 点击:

4、其他器件及冷却系统 
        在气动式和接触器式功率切换器、电热电容器、淬火变压器、动作顺序控制及显示、变压器三维移动快换接头等方面,我国也取得了很多技术进步,使淬火技术和工艺水平不断提高。 
        对于冷却和淬火水循环装置,在消化理解国际感应加热成套设备用水冷系统最新技术基础上,我国自行研制成功适合我国国情的新型、高效、价廉的软水冷却机和水-水冷却机,换热效率高,大大提高了加热设备的可靠性,延长了设备的使用寿命。
        虽然近年来我国感应淬火技术得到了迅速发展,但与工业发达国家相比,还有相当大的差距。 
        MOSFET高频电源是工业发达国家的首选产品,而我国在高频段仍以晶闸管交流调压、高压硅堆整流、节能型电子管振荡器式电源为主;IGBT超音频电源有部分取代晶闸管中频电源的趋势,而我国在这方面的应用还不够普及;近些年来虽然晶闸管中频电源应用较为普遍,但由于老企业改造步伐的限制,还有部分中频停留在发电机组。 
        必须指出,虽然我国能够生产MOSFET、 IGBT和SIT感应加热淬火用电源,但品种和规格没有国外那么多、那么细,由于关键主要电力电子器件国内还不能生产,必须进口, 所以从性能和技术水平方面和国外相比仍有相当大的差距。 
        总体来说,和工业发达国家相比,我国的数控及全自动淬火机床开发属起步阶段。在自动化水平上,国内设备大部分是人工上下料,自动化程度较低;能量监控虽有应用但技术还不够成熟;FUNAC、SIMENS伺服系统有所应用,但多为点位直线运动,属简易型,多轴连动类型的数控系统尚未得到应用。另外,计算机控制技术在感应加热淬火中应用远不如国外那样成熟,例如自动识别进机零件、不合格零件自动剔除;工艺参数跟踪及偏离给定值修正等。在感应器制造技术、感应器快换、导磁体材料与利用、冷却水循环系统、淬火介质研究与应用等方面也有相当大的差距。 
        鉴于这些差距,我国应积极行动,建立严格的引进消化政策,避免重复引进,限期淘汰耗能严重的电源,集中力量开发短缺部件,提高淬火机床配套质量等,使感应加热技术迅速赶上世界先进水平。
二、淬火工艺过程中的一些关键点控制
        淬火工艺是将钢加热到AC3或AC1点以上某一温度,保持一定时间,然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。
        淬火的目的是提高硬度、强度、耐磨性以满足零件的使用性能。淬火工艺应用最为广泛,如工具、量具、模具、轴承、弹簧和汽车、拖拉机、柴油机、切削加工机床、气动工具、淬火工艺是将钢加热到AC3或AC1点以上某一温度,保持一定时间,然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。
        (1) 淬火加热温度
        淬火加热温度根据钢的成分、组织和不同的性能要求来确定。亚共析钢是AC3+(30~50℃);共析钢和过共析钢是AC1+(30~50℃)。亚共析钢淬火加热温度若选用低于AC3的温度,则此时钢尚未完全奥氏体化,存在有部分未转变的铁素体,淬火后铁素体仍保留在淬火组织中。铁素体的硬度较低,从而使淬火后的硬度达不到要求,同时也会影响其他力学性能。若将亚共析钢加热到远高于AC3温度淬火,则奥氏体晶粒回显著粗大,而破坏淬火后的性能。所以亚共析钢淬火加热温度选用AC3+(30~50℃),这样既保证充分奥氏体化,又保持奥氏体晶粒的细小。
         过共析钢的淬火加热温度一般推荐为AC1+(30~50℃)。在实际生产中还根据情况适当提高20℃左右。在此温度范围内加热,其组织为细小晶粒的奥氏体和部分细小均匀分布的未溶碳化物。淬火后除极少数残余奥氏体外,其组织为片状马氏体基体上均匀分布的细小的碳化物质点。这样的组织硬度高、耐磨性号,并且脆性相对较少。
        过共析钢的淬火加热温度不能低于AC1,因为此时钢材尚未奥氏体化。若加热到略高于AC1温度时,珠光体完全转变承奥氏体,并又少量的渗碳体溶入奥氏体。此时奥氏体晶粒细小,且其碳的质量分数已稍高于共析成分。如果继续升高温度,则二次渗碳体不断溶入奥氏体,致使奥氏体晶粒不断长大,其碳浓度不断升高,会导致淬火变形倾向增大、淬火组织显微裂纹增多及脆性增大。同时由于奥氏体含碳量过高,使淬火后残余奥氏体数量增多,降低工件的硬度和耐磨性。因此过共析钢的淬火加热温度高于AC1太多是不合适的,加热到完全奥氏体化的ACm或以上温度就更不合适。
         在生产实践中选择工件的淬火加热温度时,除了遵守上述一般原则外,还要考虑工件的化学成分、技术要求、尺寸形状、原始组织以及中频加热设备、冷却介质等诸多因素的影响,对加热温度予以适当调整。如合金钢零件,通常取上限,对于形状复杂零件取下限。
强韧化新工艺选用的淬火加热温度与常用淬火温度有所区别。如亚温淬火是亚共析钢在略低于AC3的温度奥氏体化后淬火,这样可提高韧性,降低脆性转折温度,并可消除回火脆性。如45、40Cr、60Si2等材料制成的工件亚温淬火加热温度为AC3-(5~10℃)。
        采用高温淬火可获得较多的板条状马氏体或使全部板条马氏体提高强度和韧性。如16Mn钢在940℃淬火,5CrMnMo钢在890℃淬火,20CrMnMo钢在920℃淬火,效果较好。 高碳钢低温、快速、短时加热淬火,适当降低高碳钢的淬火加热温度,或采用快速加热及缩短保温时间的办法,可减少奥氏体的碳含量,提高钢的韧性。
(2) 保温时间
        为了使工件内外各部分均完成组织转变、碳化物溶解及奥氏体的成分均匀化,就必须在淬火加热温度保温一定时间,既保温时间。