热处理工艺对轧制钢球组织和性能的影响(4)

热处理过程中的加热过程有三个要注意的点,其次是加热时间,増韧时间和保温时间。加热时间是指工件放入炉内,温度达到加热炉事先设置好的温度所用


热处理过程中的加热过程有三个要注意的点,其次是加热时间,増韧时间和保温时间。加热时间是指工件放入炉内,温度达到加热炉事先设置好的温度所用的时间,这个时间长短和加热设备的功率、工件本身大小、所要加热的工件量、等因素有关。增韧时间是指工件加热后,表面和心部温度相一致时所用的时间。工件本身的厚度和材料的导热性能会影响这个时间的长短,而在正常情况下,炉内温度越高,所需的时间越短。保温时间是根据要求使工件稳定在一个固定温度下所需的时间。保温时间过短,会使工件中的组织转变不充分,使淬透性降低;保温时间过长,会使工件组织出现严重的晶粒粗化现象[27]。在正常情况下,可根据下述公式计算保温时间[28]:

式中:τ——保温时间;

K——规定的加热炉系数,一般取1.0或者1.3;

Α——保温系数;

D——工件的厚度。

淬火后的磨球需要回火,而回火方式一般有两种,自回火和低温回火,大多数情况下用到的是低温回火处理。而低温回火用到最多的就是回火炉。常见的回火炉有台车式回火炉和连续回火炉。使用台车式回火炉进行回火时,需要将磨球分别装入设备进行批量回火。台车回火炉的优点是它可以灵活地对小批量和多品种的磨球进行回火,仪器价格低,体积也不大,不占地方,但其缺点是中央磨球和外部磨球回火程度不相同,在半径较小磨球回火中,这个问题更明显,一般在生产中可以增加回火时间进行回火来解决这个问题。因此,台车式回火炉不能用于大量同类型的磨球回火处理。连续回火炉中淬火后的磨球,让球一个接一个到回火的轨道,根据预先设定的轨道速度,由轨道通过回火炉回火的驱动,通过回火炉的整体长度和轨道的速度决定了回火时间的轨道上的球在转每个磨球可以均匀回火。加热可以用来加热天然气,也可以使用电加热。连续回火炉很长,涵盖了面积大,设备投资成本,主要用于大批量同类型的磨球的回火处理,一般用磨球连续淬火设备相匹配,当然,也可以是一个单独的回火操作。

1.4.2磨球二次加热淬火热处理

虽然上述(热)滚动球热处理生产成本不高,生产效率比较高,但生产球(半)成品或有一个严重的问题:淬火马氏体组织很大,这是因为在进行轧制处理前对材料加热时,迫于轧制工艺的要求,加热温度不得已需要保持在一个很高的值。对于轧制钢球,其加热时间的长短影响奥氏体晶粒粗化程度。滚动钢球约30%在轴向方向上由于轧制过程和轧制钢球完成粗轧和精轧,和终轧温度是900到950°C.在热变形条件下发生重结晶,可高温奥氏体结构,在热处理淬火处理观察组织,马氏体组织粗。这种粗大的马氏体组织无疑与淬火前的奥氏体晶粒增厚有关。粗马氏体对不同材料和不同尺寸的性能影响不同,大尺寸、高硬度的钢球损伤程度高。磨球的二次加热淬火工艺就是这么被研究出来的。当然,不可否认的是,二次加热淬火工艺也变相增加了生产磨球的成本,所以人们只在生产某些特定类型的磨球时才用到这种方法。二次淬火的主要目的是淬火前先细化奥氏体晶粒,再细化处理后的马氏体组织,并时刻保持水温的恒定。最后得到的磨球综合性能才更好。

二次加热淬火工艺参数有六个,分别是加热温度、加热时间、入水温度、淬火介质、淬火介质温度和淬火时间。二次淬火加热的两种装置分别是由天然气加热的斜底式加热炉和环形回转加热炉。磨球轧制后,通过空气冷却将温度降低到规定的数值,然后将磨球再放入加热炉中。二次加热淬火的奥氏体化过程中,一般会有更高的要求。这样做的理由是,球不仅需要有一定的表面硬度,而且对心部的硬度也要有所保证。