CN116287573A - 一种受热均匀无氧化脱碳的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种受热均匀无氧化脱碳的热处理方法，其特征在于：主要包括以下步骤：步骤1：垂直吊挂工件；步骤2：预热流态粒子炉，以石墨颗粒为加热介质，电极加热，压缩气体对石墨粒子搅拌，调节压缩气体供给量，温度升至热处理设置温度；步骤3：淬火，将工件置于预热流态粒子炉，保温，保温结束后快速转移工件，转移时间为3～5秒，然后淬入淬火油中；步骤4：除油；步骤5：回火，工件平铺至炉盘中，进行回火，保温，保温结束后，打开炉门，将装有工件的炉盘拉出在空气中自然冷却至室温；步骤6：磨光防锈处理。采用该种热处理方式，工件受热均匀，处理时间短，设备占用率低，防止工件氧化脱碳，更加均匀化、无氧化，自然滑落，不需要清除。
Description
技术领域
本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种受热均匀无氧化脱碳的热处理方法。
背景技术
航空发动机精密零件为得到使用时所需要的力学性能，一方面必须加热到相变温度保温一段时间后，使用快速淬火油冷却的方式才能得到所需要的组织；另一方面，还应防止零件氧化脱碳，保证零件尺寸。如：渗碳后的零件，弹簧钢、轴承钢等结构钢精密零件，都需要进行热处理强化，以满足零件硬度、耐磨性、抗负荷、以及弹性等性能指标。
目前，常用的热处理方法是真空热处理或盐浴热处理工艺方法。真空热处理是从较低温度逐渐升至淬火温度，升温时间非常长(≥90min)且淬火转移速度较慢(一般≥15s)，导致渗碳零件表面碳化物向零件内扩散，表面碳化物浓度降低，最终硬度不满足要求；结构钢精密零件也会因为淬火转移速度慢,导致硬度不满足要求。盐浴热处理使用的盐浴炉属于国家工信部发布的《高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录》(第一批)中的设备，盐浴热处理高耗能、污染大，易发生熔盐飞溅、***等安全事故，零件后期除盐处理工序复杂，且不适合盲孔零件的热处理方法。
公开号为CN105441640A的一种针对硅锰系合金弹簧钢的热处理工艺，包括如下步骤：(1)加热：将工件放入流态石墨粒子电炉，加热到850±60℃之后，保温10-20分钟；(2)淬火：首先准备淬火溶液，在淬火池中将淬火液和液态水按照质量分数2:8-3:7的比例配比，淬火溶液的温度20～40℃；在淬火池中设置搅混装置，所述搅混装置搅动淬火溶液令其流速为0.3-0.8米/秒；而后将工件放置到淬火池中进行淬火，淬火时间30-45分钟，经过蒸汽膜阶段、沸腾阶段和对流阶段后完成淬火；按照450±30℃保温三个小时，水冷回火；虽然使用了淬火液达到了自带一层防锈薄膜，但是淬火时间依然很长，用搅混装置不能保证受热均匀和无氧化。
因此，需发明一种受热均匀无氧化脱碳的油冷淬火热处理方法，为航空发动机精密零件的生产提供保障。
发明内容
为了解决上述问题，本发明旨在提供一种受热均匀无氧化脱碳的热处理方法，
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种受热均匀无氧化脱碳的热处理方法，主要包括以下步骤：
步骤1：垂直吊挂工件；
步骤2：预热流态粒子炉，以石墨颗粒为加热介质，电极加热，压缩气体对石墨粒子搅拌，调节压缩气体供给量，温度升至热处理设置温度；
步骤3：淬火，将工件置于预热流态粒子炉，保温，保温结束后快速转移工件，转移时间为3～5秒，然后淬入淬火油中；
步骤4：除油；
步骤5：回火，工件平铺至炉盘中，进行回火，保温，保温结束后，打开炉门，将装有工件的炉盘拉出在空气中自然冷却至室温；
步骤6：磨光防锈处理。
优选的，步骤1中的工件在吊挂前用清洗剂清洗后晾干。
优选的，步骤2中，室温启动电极加热时，从炉底布风板均匀布压缩气体进入炉内，压缩气体供给量随着温度的变化进行调整。
优选的，步骤2中，电极的4/5深度被埋入石墨粒子中。
优选的，步骤2中，粒子流动状况通过加大或减小供气量控制，同时添加或减少石墨粒子，控制流态床深度及有效工作区尺寸。
优选的，淬火结束到回火开始间隔时间≤4h。
优选的，步骤6中，用砂纸除去工件表面氧化色，粗糙度Ra≤0.8，然后用防锈油对工件进行防锈。
优选的，热处理后的工件硬度HRC≥59。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1.采用垂直挂掉工件方式，使得工件不易变形且全方位被石墨包裹，受热均匀。
2.流态粒子炉热处理温度均匀性好，能保证温度在±5℃，工件入炉后温度回升速度快，工件受热均匀，热处理后工件各项性能指标均匀；工件热处理时间短，设备占用率低。
3.石墨粉为加热介质，石墨粒子由静止，达到全流化状态，膨胀、高频率与电极碰撞，发热挤出炉内空气，达到更加均匀化、无氧化，且用压缩空气对石墨粒子进行搅拌，消除不流化的“死区”或粒子严重飞溅现象，同时工件埋入流态化的石墨颗粒中，能防止工件氧化脱碳。
4.工件从流态粒子炉取出过程中，石墨不会附结在工件表面，自然滑落，不需要清除，不会产生腐蚀，特别适用于结构带孔、带槽工件的淬火；
5.流态粒子热处理技术能空气冷却，同时能实现淬火冷快速转移，转移时间仅为3～5秒，使得工件的合格率得到了保证。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中工件吊挂示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本实发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
实施例，参照图1，对材料为轴承钢GCr15的调整垫圈进行热处理，
步骤1；吊挂垫圈，用干净的酒精清洗垫圈，垫圈晾干后使用镍铬方丝绑扎垫圈，每3件绑扎成一串，垂直吊挂；
步骤2：预热流态粒子炉，将180Kg石墨粒子装入炉中，选用的石墨颗粒目的为100，然后在炉膛内将电极4/5的深度埋入石墨粒子中；设定淬火温度845℃；电极通电发热，炉温逐渐升高；
室温启动时，采用压缩空气对炉膛内石墨粒子搅拌，此时流量为25L/min，排出炉膛内氧气，供气逐渐达到粒子完全流动所需气量；
中途观察粒子流动状况，如果有粒子不流动的“死区”或粒子严重飞溅，可通过加大或减小供气量消除不流化的“死区”或粒子严重飞溅现象。通过添加或减少石墨粒子，使流化床上“液”面至分布板的距离符合技术规格中流态床深度及有效工作区尺寸；
随炉温升高，调节压缩空气供给量，当炉温超过450℃时，供气量控制为20L/min。
步骤3：淬火，将困扎好的垫圈垂直放入流态粒子炉内，炉温迅速回升至设定温度845℃，保温时间14min，保温结束后取出垫圈，快速转移，淬入淬火油中。
步骤4：除油，在热水槽中，洗净垫圈表面，除去淬火油渍。
步骤5：回火，采用普通热处理设备进行回火，垫圈平铺放入炉盘中，低温回火180℃，保温2.5h，保温结束后，打开炉门，将炉盘拉出炉在空气中自然冷却至室温。
步骤6：磨光防锈处理。用金相砂纸(300#～600#)100％磨光工件检查硬度处，除去垫圈表面氧化色直至露出金属光泽，使得粗糙度Ra为0.8；检查垫圈硬度，HRC为59；检验合格后，立即用防锈油F20-1对垫圈进行防锈，防锈过程中防止垫圈磕碰。
以上对本发明所提供的一种受热均匀无氧化脱碳的热处理方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。
Claims (8)
1.一种受热均匀无氧化脱碳的热处理方法，其特征在于：主要包括以下步骤：
步骤1：垂直吊挂工件；
步骤2：预热流态粒子炉，以石墨颗粒为加热介质，电极加热，压缩气体对石墨粒子搅拌，调节压缩气体供给量，温度升至热处理设置温度；
步骤3：淬火，将工件置于预热流态粒子炉，保温，保温结束后快速转移工件，转移时间为3～5秒，然后淬入淬火油中；
步骤4：除油；
步骤5：回火，工件平铺至炉盘中，进行回火，保温，保温结束后，打开炉门，将装有工件的炉盘拉出在空气中自然冷却至室温；
步骤6：磨光防锈处理。
2.根据权利要求1所述的受热均匀无氧化脱碳的热处理方法，其特征在于：步骤1中的工件在吊挂前用清洗剂清洗后晾干。
3.根据权利要求1所述的受热均匀无氧化脱碳的热处理方法，其特征在于：步骤2中，室温启动电极加热时，从炉底布风板均匀布压缩气体进入炉内，压缩气体供给量随着温度的变化进行调整。
4.根据权利要求1所述的受热均匀无氧化脱碳的热处理方法，其特征在于：步骤2中，电极的4/5深度被埋入石墨粒子中。
5.根据权利要求1所述的受热均匀无氧化脱碳的热处理方法，其特征在于：步骤2中，粒子流动状况通过加大或减小供气量控制，同时添加或减少石墨粒子，控制流态床深度及有效工作区尺寸。
6.根据权利要求1所述的受热均匀无氧化脱碳的热处理方法，其特征在于：淬火结束到回火开始间隔时间≤4h。
7.根据权利要求1所述的受热均匀无氧化脱碳的热处理方法，其特征在于：步骤6中，用砂纸除去工件表面氧化色，粗糙度Ra≤0.8，然后用防锈油对工件进行防锈。
8.根据权利要求1所述的受热均匀无氧化脱碳的热处理方法，其特征在于：热处理后的工件硬度HRC≥59。
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