热处理工艺节能方法

xgxm

热处理的节能潜力很大，如何采取措施来加强节能是摆在每一位热处理工作者面前的重要课题。下面仅就热处理工艺节能作一简单探讨。

  降低加热温度
0 b* g3 i1 p( h$ y. h2 P
  一般亚共析碳钢的淬火加热温度在Ac3以上30～50℃，共析及过共析碳钢淬火加热温度为Ac1以上30～50℃。但近年来的研究证实，亚共析钢在略低于Ac3的α＋γ两相区内加热淬火（即亚温淬火）可提高钢的强韧性，降低脆性转变温度，并可消除回火脆性。淬火的加热温度可降低40℃。

  对高碳钢采用低温快速短时加热淬火，可减少奥氏体碳含量，有利于获得良好强韧配合的板条马氏体，不仅可提高其韧度，而且还缩短了加热时间。

  对于某些传动齿轮，以碳氮共渗代替渗碳，耐磨性提高40％～60％，疲劳强度提高50％～80％，共渗时间相当，但共渗温度（850℃）较渗碳温度（920℃）低70℃，同时还可减小热处理变形。
6 ?5 N3 d' u( q
$ ?8 M: v% E/ o+ x) i, a7 s/ l! I/ s  缩短加热时间

  生产实践表明，依工件的有效厚度而确定的传统加热时间偏于保守，因此要对加热保温时间公式τ＝α·K·D中的加热系数α进行修正。按传统处理工艺参数，在空气炉中加热到800～900℃时，α值推荐为1.0～1.8min/mm，这显然是保守的。如果能将α值减小，则可大大缩短加热时间。加热时间应根据钢种工件尺寸、装炉量等情况通过实验确定，经优化后的工艺参数一旦确定后要认真执行，才能取得显著经济效益。
# z9 ~6 \! w% S7 T- `0 G0 ]+ r
  取消回火或减少回火次数

  取消渗碳钢的回火，如20Cr钢装载机用双面渗碳活塞销取消回火的疲劳极限较回火的可提高16％；取消低碳马氏体钢的回火，将推土机销轴套简化为20钢淬火态（低碳马氏体）使用，硬度稳定在45HRC左右，产品强度和耐磨性显著提高，质量稳定；高速钢减少回火次数，如W18Cr4V钢机用锯条采用一次回火（560℃×1h）代替传统的560℃×1h三次回火，使用寿命提高40％。
6 w- g! o" t/ I/ R
: f8 J% t9 k- A8 h, L5 m/ ?- a  用低中温回火代替高温回火

; ~" a# o7 _5 B' q( r2 Z' Y  中碳或中碳合金结构钢用中、低温回火代替高温回火，可获得更高的多冲抗力。W6Mo5Cr4V2钢制Φ8mm钻头，在淬火后进行350℃×1h＋560℃×1h二次回火，较560℃×1h三次回火的钻头切削寿命提高40。
1 Z' Y5 u5 D: Q9 Z
  合理减少渗层深度

  化学热处理周期长，耗电大，如能减少渗层深度以缩短时间是节能的重要手段。用应力测定求出必要的硬化层深度，表明目前的硬化层过深，只需传统硬化层深度的70％就足够。研究表明，碳氮共渗比渗碳可减少层深30％～40％。同时若在实际生产中将渗层深度控制在其技术要求的下限，也可节能 20％，同时还缩短了时间，减小了变形。

  采用高温和真空化学热处理

  高温化学热处理就是在设备使用温度允许及所渗钢种奥氏体晶粒不长大条件狭，提高化学热处理温度，从而大大加速渗碳的速度。把渗碳温度从930℃提高到1000℃，可使渗碳速度提高2倍以上。但由于还存在许多问题，今后的发展有限。

- K2 h5 Y( l, [( M% {  真空化学热处理是在负压的气相介质中进行。由于在真空状态下工件表面净化，以及采用较高的温度，因而大大提高了渗速。如真空渗碳可提高生产率1～2倍；在133.3×（10-1～10-2）Pa下渗铝、铬，渗速可提高10倍以上。

  离子化学热处理
- k- f& t; a0 [
5 M9 z$ H  j) L8 N  它是一种在低于一个大气压的含有欲渗元素的气相介质中，利用工件（阴极）和阳极之间产生辉光放电同时渗入欲渗元素的化学热处理工艺。如离子渗氮、离子渗碳、离子渗硫等，具有渗速快、质量好、节能等优点。

5 C. T- I6 M; f& l8 J: M8 k! n) Y! e  采用感应自行回火
0 R# H& Q& Z2 p9 l7 r- y" \/ d
  采用感应自行回火代替炉中回火，由于是利用感应加热将热量传到淬火层以外，淬火冷却时未全部带走残留下来的热量而实现短时间回火，因而具有高效节能，并在许多情况下（如对高碳钢及高碳高合金钢）可避免淬火开裂，同时一经确定各工艺参数可大批量生产等优点，经济效益显著。
% S- u4 F& t1 B
  利用锻后预热淬火

  锻后预热淬火不仅可以降低热处理能耗，简化生产过程，而且能使产品性能有所改善。
) M5 o' L7 ]7 U' f' Y
  采用锻后余热淬火＋高温回火作为预处理，可以消除锻后余热淬火作为最终热处理时晶粒粗大、冲击韧度差的缺点，比球化退火或一般退火的时间短、生产率高，加上高温回火的温度低于退火和政活，所以能大大降低能耗，而且设备简单，操作容易。
2 f, R: h: c* u6 C& @- M9 `
锻后余热正火与一般正火相比，不仅可提高钢的强度，而且可提高塑韧性，降低冷脆转变温度和缺口敏感性，如20CrMnTi钢锻后在730～630℃以20℃/h的冷速冷却，取得了良好的效果。
, ~* n/ C. m4 `8 W6 @
5 N% T/ F- d8 o* K8 R1 j7 u  以表面淬火代替渗碳淬火
" P2 {7 b, p5 d  |* o0 _
# {' a( V2 O( F7 @# N, x# T  对含碳量在0.6％～0.8％的中高碳钢经高频淬火后的性能（如静强度、疲劳强度、多次冲击抗力、残余内应力）的系统研究表明，用感应淬火部分代替渗碳淬火是完全可能的。我们用40Cr钢高频淬火制造变速箱齿轮，代替原20CrMnTi钢渗碳淬火齿轮取得了成功。
8 N" o& @0 A: y7 _
5 ?3 j. d- R* x6 `, B9 ~  以局部加热代替整体加热

  对一些局部又技术要求的零件（如耐磨的齿轴径、轧辊辊径等），可采用浴炉加热、感应加热、脉冲加热、火焰加热等局部加热方式代替如箱式炉等的整体加热，可以实现各零件摩擦咬合部位之间的适当配合，提高零件使用寿命，又因为是局部加热，所以能显著减小淬火变形，降低能耗。

7 }+ s% [# E+ K% S& z/ W
6 w& F/ ^& _3 y& W( e  我们深深体会到，一个企业能够合理地利用能源，用有限的能源取得最大的经济效益，涉及到用能设备效率的高低，工艺技术路线是否合理，管理是否科学等因素。这就要求我们用系统的观点综合考虑，每一个环节都不能忽视，同时，要求在制定工艺时，也要有全局的观念，要和企业的经济效益紧密结合，不能为了制定工艺而制定工艺，在市场经济高速发展的今天，这一点尤为重要。

wuaimin

学习了，谢谢！