需冷處理的工件淬火后,允許在室溫停留的時間取決于鋼的Mc點溫度。Mc點在室溫以上者,奧氏體陳化穩(wěn)定敏感性強,工件淬火后如在室溫停留,將引起殘奧穩(wěn)定化,降低冷處理效果。Mc點在室溫以下者,室溫停留時,殘奧陳化穩(wěn)定的敏感性小,對冷處理效果影響不大。有人按室溫下陳化穩(wěn)定程度將鋼分為三類:diyi類是陳化穩(wěn)定不敏感的材料,可以在室溫下停留一晝夜。如18CrNiW、12Cr2Ni4WA、W9Cr4V等;dier類是具有中等敏感程度的材料,在室溫下不得超過2~3h,如W18Cr4V、CrMn、T12、GCr15、CrWMn等;第三類是高敏感性材料,應在淬火冷至室溫時立即進行冷處理,如T8、T9、9CrSi等。
試驗指出,冷處理效果主要取決于冷處理溫度和在室溫停留時間。冷處理溫度越低,室溫停留時間越短,效果越好。工件淬火后,在室溫停留不得超過半小時。
齒輪超低溫處理溫度取決于鋼的Mf點,一般工模具Mf點在-60℃左右,故冷處理溫度可選在-60℃~-80℃。一些高合金鋼和高合金滲碳鋼的Mf很低,約為-120℃~-180℃,因而冷處理溫度應選定在-120℃~-180℃。冷處理是在制冷設備中進行的,其中裝有制冷劑。
鋼的Mf點越低,冷處理效果越顯著。
在冷處理溫度的保持時間,以保證整個工件冷透為原則,主要決定于工件的幾何尺寸。因馬氏體是變溫形成,工件一旦達到冷處理溫度,轉(zhuǎn)變即告結束,無需“保溫”。成批裝料或工件尺寸較大時,需要一定的透冷時間,一般為0.5~1h。
需要強調(diào)的是:對于形狀復雜、尺寸較大、容易變形開裂的工件,不要在溫度較高時直接進入已達冷處理溫度的設備中,應先淬火冷至室溫,裝入冷處理設備后,與設備一起逐漸至冷處理溫度,以減小應力,避免變形開裂。另外,冷處理之后,必須進行回火或時效(保溫4~10h),獲得穩(wěn)定的回火馬氏體組織,并使少量的殘奧進一步轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定化,以消除淬火應力。
淬火零件如有殘留沃斯田鐵(注: 沃斯田鐵即奧氏體),硬度會降低并發(fā)生擱置變形,因此需要施行深冷處理使殘留沃斯田鐵(下文簡稱為殘奧)麻田化(注:麻田化即使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變)。
但施行深冷處理有時會發(fā)生深冷裂痕(Subzero Crack)。淬火后立刻深冷處理或有脫碳層時就會發(fā)生。
齒輪超低溫處理以淬火后即刻施行為原則。淬火后常溫擱置愈久,沃斯田鐵安定化(注:沃斯田鐵安定化即奧氏體穩(wěn)定化)則殘奧之麻田化愈困難。但淬火后立即深冷處理,由于淬火引起之應力與殘奧麻田化引起之應力相重疊而發(fā)生與淬火裂痕相同之深冷處理裂痕。
欲防止深冷處理裂痕,在深冷處理前作100~130℃之輕回火(注:輕回火應為低溫短時回火)。亦即使殘奧稍微安定化并減輕淬火應力后再施行深冷處理。如此可以近乎完全防止深冷處理裂痕發(fā)生。但仍然有5%左右之安定化殘奧存留。然而因安定之故,具有吸收沖擊之功用。所以在深冷處理前作100℃熱水回火為其關鍵所在。對于復雜形狀之機件,施行深冷處理時更不得遺漏此種100℃熱水回火步驟。
由深冷溫度(-80℃或-180℃)回復至室溫時,一般為放置于空氣中,均以為自深冷溫度緩慢回復到室溫才好。其實,較好的方法是自深冷溫度投入水中。
自深冷溫度投入水中并非急冷??此萍崩鋵崬榧睙?。-80℃之深冷溫度投入室溫(20℃)之水中等于100℃之急熱。水中投入等于水中加熱之理由在此。因此非但不會開裂,反而有消除深冷處理應力之益處,深冷處理急冷之應力剛好為深冷處理急熱之應力所抵消。
自深冷溫度投入水中之方法謂之深冷急熱法(up-hillqueneh)。淬火至自高溫向低溫急冷,而深冷急熱法正好與其相反為自低溫向高溫急熱。深冷溫度愈低,則深冷急熱法愈有效。以投入熱水取代投入水中更為有效。
齒輪超低溫處理利用液態(tài)氮(-196℃)之深冷處理,亦即超深冷處理之配合將成為新的低溫熱處理方法。
淬火應力因深冷處理而擴大,因此必須在深冷處理前減輕淬火應力。即淬火后并非直接作深冷處理,可先投入100℃之熱水作1小時之回火,回火溫度如提升至200℃則效果更好,約可消處50%之淬火應力,事先回火可使殘奧安定化。當有脫碳層時會引起深冷處理裂痕,先將其除去,當然是于淬火時不使其發(fā)生脫碳。此外,如測試淬火硬度留下壓痕時會引起殘留應力而發(fā)生裂痕。因此于深冷處理前應盡量避免硬度試驗,否則,于試驗后應先經(jīng)100℃之熱水回火后再做深冷處理。
Cryometal系列型號規(guī)格表
型號 |
內(nèi)部有效尺寸 (L*W*H) |
外形尺寸 (L*W*H) |
容積 (L) |
冷凍能力 (kg) |
Cryometal-50 |
400×350×350 |
1150×810×780 |
50 |
80 |
Cryometal-80 |
500×400×400 |
1250×860×830 |
80 |
150 |
Cryometal-150 |
600×500×500 |
1430×960×960 |
150 |
300 |
Cryometal-250 |
700×600×600 |
1530×1060×1060 |
250 |
500 |
Cryometal-320 |
900×600×600 |
1700×1180×1220 |
324 |
650 |
Cryometal-490 |
1000×700×700 |
1800×1280×1220 |
490 |
1000 |
Cryometal-768 |
1200×800×800 |
2000×1380×1320 |
768 |
1500 |
Cryometal-1500 |
1500×1000×1000 |
2300×1700×1550 |
1500 |
2500 |
Cryometal-1800 |
1800×1000×1000 |
2600×1700×1550 |
1800 |
3000 |
Cryometal-2000 |
2000×1000×1000 |
2800×1700×1550 |
2000 |
3500 |
Cryometal-3000 |
3000×1000×1000 |
3800×1700×1550 |
3000 |
5000 |
*可以根據(jù)用戶需求設計其他規(guī)格的設備。
型號 |
工作室尺寸 (L*W*H) |
外形尺寸 (L*W*H) |
容積 (L) |
冷凍能力 (噸) |
Cryometal-6750 |
3000×1500×1500 |
3800×2200×2050 |
6750 |
10 |
Cryometal-9000 |
4000×1500×1500 |
4800×2200×2050 |
9000 |
15 |
Cryometal-16200 |
5000×1800×1800 |
5800×2500×2350 |
16200 |
25 |
溫度范圍:
A:-196℃~室溫 B:-196℃~+200℃/-196℃~+250℃ C:-196℃~+300℃