中頻感應退火爐的熱處理工藝及對鍛件質量的影響

中頻感應退火爐對鍛件組織性能的影響

鐵素體和奧氏體耐熱不銹鋼、高溫合金、鋁合金、鎂合金等在中頻感應加熱爐加熱和冷卻過程中，沒有同素異構轉變的過程，以及一些銅合金和鈦合金等，在鍛造過程中產生的組織缺陷用熱處理的辦法不能完全改善。

中頻感應退火爐在加熱和冷卻過程中有同素異構轉變的材料，如結構鋼和馬氏體不銹鋼等，由于鍛造工藝不當引起的某些組織缺陷或原材料遺留的某些缺陷，對熱處理后的鍛件質量有很大影響。現舉例說明如下：

1）有些鍛件的組織缺陷，在鍛后熱處理時可以得到改善，鍛件最終熱處理后仍可獲得滿意的組織和性能。例如，在一般過熱的結構鋼鍛件中的粗晶和魏氏組織，過共析鋼和軸承鋼由于冷卻不當引起的輕微的網狀碳化物等。

2）有些鍛件的組織缺陷，用正常的熱處理較難消除，需用高溫正火、反復正火、低溫分解、高溫擴散退火等措施才能得到改善。例如，低倍粗晶、9Cr18不銹鋼的孿晶碳化物等。

3）有些鍛件的組織缺陷，用一般熱處理工藝不能消除，結果使最終熱處理后的鍛件性能下降，甚至不合格。例如，嚴重的石狀斷口和棱面斷口、過燒、不銹鋼中的鐵素體帶、萊氏體高合金工具鋼中的碳化物網和帶等。

4）有些鍛件的組織缺陷，在最終熱處理時將會進一步擴大，甚至會引起開裂。例如，合金結構鋼鍛件中的粗晶組織，如果鍛后熱處理時未得到改善，在碳、氮共滲和淬火后常引起馬氏體針粗大和性能不合格；高速鋼中的粗大帶狀碳化物，中頻感應加熱爐淬火時常引起開裂。

熱處理變形的預防

對精密復雜模具的熱處理變形可采取一下方法預防。

(1)合理選材。對精密復雜模應選擇材質好的微變形模具鋼(如空淬鋼)，對碳化物偏析嚴重的模具鋼應進行合理鍛造并進行調質熱處理，對較大和無法鍛造模具鋼可進行固溶雙細化熱處理。

(2)模具結構設計要合理，厚薄不要太懸殊，形狀要對稱，對于變形較大模具要掌握變形規律，預留加工余量，對于大型、精密復雜模具可采用組合結構。

(3)精密復雜模具要進行預先熱處理，消除機械加工過程中產生的殘余應力。

(4)合理選擇加熱溫度，控制加熱速度，對于精密復雜模具可采取緩慢加熱、預熱和其他均衡加熱的方法來減少模具熱處理設備變形。

(5)在保證模具硬度的前提下，盡量采用預冷、分級冷卻淬火或溫淬火工藝。

(6)對精密復雜模具，在條件許可的情況下，盡量采用真空加熱淬火和淬火后的深冷處理。

(7)對一些精密復雜的模具可采用預先熱處理、時效熱處理、調質氮化熱處理來控制模具的精度。

(8)在修補模具砂眼、氣孔、磨損等缺陷時，選用冷焊機等熱影響小的修復設備以避免修補過程中變形的產生。

改善鑄鐵件整體性能的幾種常用熱處理方式

1.消除白口退火

普通灰口鑄鐵或球墨鑄件表面或薄壁處在鑄造過程中因冷卻速度過快出現白口，鑄鐵件無法切削加工。為消除白口降低硬度常將這類鑄鐵件重新感應加熱設備到共析溫度以上(通常880～900℃)，并保溫1～2h(若鑄鐵Si含量高，時間可短)進行退火，滲碳體分解為石墨，再將鑄鐵件緩慢冷卻至400℃-500℃ 出爐空冷。在溫度700-780℃，即共析溫度附近不宜冷速太慢，以便滲碳體過多的轉變為石墨，降低了鑄鐵件強度。

2.提高韌性的球墨鑄鐵退火

球墨鑄鐵在鑄造過程中此普通灰口鑄鐵的白口傾向大，內應力也較大，鑄鐵件很難得到純粹的鐵素體或珠光體基體，為提高鑄鐵件的延性或韌性，常將鑄鐵件重新加熱到900-950℃并保溫足夠時間進行高溫退火，再爐冷到600℃出爐變冷。過程中基體中的滲碳體分解出石墨，自奧氏體中析出石墨，這些石墨集聚于原球狀石墨周圍，基體全轉換為鐵素體。若鑄態組織由(鐵素體＋珠光體)基體，以及球狀石墨組成，為提高韌性，只需將珠光體中滲碳體分解轉換為鐵素體及球狀石墨，為此將鑄鐵件重新加熱到700-760℃的共析溫度上下經保溫后中頻爐冷至600℃出爐變冷。

3.提高球墨鑄鐵強度的正火

球墨鑄鐵正火的目的是將基體組織轉換為細的珠光體組織。工藝過程是將基體為鐵素體及珠光體的球墨鑄鐵件重新加熱到850-900℃溫度，原鐵素體及珠光體轉換為奧氏體，并有部分球狀石墨溶解于奧氏體，經保溫后空冷奧氏體轉變為細珠光體，因此鑄件的強度提高。