專利名稱：適用于貝氏體和馬氏體淬火的分級(jí)淬火工藝及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理工藝方法，尤其是一種適用于貝氏體和馬氏體淬火的分級(jí)淬火工藝以及用于這種分級(jí)淬火工藝流程的設(shè)備，屬于金屬材料熱處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬材料熱處理是采用加熱和冷卻的方法，來(lái)改變和提高金屬材料性能，從而提高其使用壽命的有效方法。金屬材料熱處理種類很多，如，普通馬氏體淬火、馬氏體分級(jí)淬火和貝氏體淬火等。不同的淬火方法要配備不同的設(shè)備，例如，馬氏體淬火工序一般是將零件在空氣加熱爐中加熱，零件加熱至高溫后，在油槽或水槽中淬火冷卻，獲得馬氏體組織，再將零件放入回火爐中低溫回火，我國(guó)過(guò)去對(duì)高碳鉻軸承鋼的熱處理就是采用此種工藝流程。這種熱處理方法工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備落后，質(zhì)量不易保證。90年代后，我國(guó)逐漸推廣高碳鉻軸承鋼的貝氏體淬火工藝。因貝氏體組織比馬氏體組織具有更好的沖擊韌性和抗斷裂性能，可以廣泛用于軋鋼機(jī)軸承、貨車軸承和汽車軸承等。貝氏體淬火加熱方法與普通馬氏體淬火工藝流程基本相同，但采用不同的冷卻和等溫方式。普通馬氏體淬火采用油冷卻，而貝氏體淬火的冷卻和等溫是在硝鹽溶液中進(jìn)行的，此種方法是將加熱后的零件直接在硝鹽溶液中淬火并等溫，零件容易變形，所獲得的貝氏體組織的各類性能指標(biāo)不夠理想，同時(shí)，其設(shè)備多采用簡(jiǎn)單的井式爐或箱式爐加熱并在敞開(kāi)的硝鹽槽中冷卻和等溫，井式爐或箱式爐設(shè)備陳舊，耗能嚴(yán)重，硝鹽溶液是由亞硝酸鈉和硝酸鉀組成，因此，目前所采用的工藝流程存在較嚴(yán)重的耗能和環(huán)境污染問(wèn)題，不能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要；同時(shí)，不同的工藝流程選用不同的設(shè)備，不利于設(shè)備更新及設(shè)備的升級(jí)換代。
80年代后，我國(guó)逐漸從國(guó)外引進(jìn)了大量先進(jìn)的熱處理設(shè)備，如瓦房店軸承廠和洛陽(yáng)軸承廠從澳大利亞愛(ài)協(xié)林電爐公司引進(jìn)的輥底式淬、回火生產(chǎn)線，很受國(guó)內(nèi)各軸承廠的歡迎，而且在消化吸收的基礎(chǔ)上得到了一定程度的推廣。但這種設(shè)備也只限于普通馬氏體油淬火、回火處理。還有一種轉(zhuǎn)體式貝氏體淬火生產(chǎn)線，但也僅限于貝氏體等溫淬火，不能進(jìn)行馬氏體淬火，因此，目前所使用的先進(jìn)熱處理生產(chǎn)線也存在功能單一的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決傳統(tǒng)的熱處理工藝所存在的質(zhì)量不易保證、設(shè)備耗能大，浪費(fèi)大，環(huán)境污染嚴(yán)重以及生產(chǎn)線使用受局限等問(wèn)題，提供一種適用于貝氏體和馬氏體淬火的分級(jí)淬火工藝方法及其自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。
本發(fā)明的一種適用于貝氏體和馬氏體淬火的分級(jí)淬火工藝，其工藝流程包括以下步驟a.加熱將熱處理零件加熱至820℃～880℃；b.淬火將加熱后的零件迅速放入低溫硝鹽槽淬火并等溫，在硝鹽槽中的淬火溫度為160℃～240℃；c.冷卻將硝鹽淬火后的零件轉(zhuǎn)入油槽中冷卻或風(fēng)冷后水冷；d.清洗將冷卻后的零件放入溫水槽中清洗；e.回火將清洗后的零件轉(zhuǎn)入空氣爐中等溫回火。
其中，所述淬火步驟中，零件在硝鹽槽中的等溫時(shí)間為5～90分鐘。
清洗步驟中，零件在溫水槽中的清洗溫度為50℃～80℃。
回火步驟中，零件在空氣爐中的等溫回火溫度為160℃～240℃，保溫時(shí)間為3～6小時(shí)。
本發(fā)明還提供了一種適用于馬氏體和貝氏體分級(jí)淬火的設(shè)備，該設(shè)備為輥底式多用生產(chǎn)線，通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)，可在該生產(chǎn)線上進(jìn)行貝氏體分級(jí)淬火和馬氏體分級(jí)淬火，該生產(chǎn)線由輥底式加熱爐、硝鹽槽、油槽、清洗機(jī)、烘干機(jī)和回火爐等主要設(shè)備構(gòu)成，其傳動(dòng)裝置為輥棒式傳動(dòng)裝置，其中，硝鹽槽裝設(shè)于加熱爐和油槽之間，硝鹽槽內(nèi)設(shè)置有一個(gè)以上帶輥棒的升降式淬火架。
本發(fā)明所提供的適用于馬氏體淬火和貝氏體淬火的分級(jí)淬火工藝，將普通馬氏體淬火工藝改為馬氏體分級(jí)淬火工藝，即將油淬火改為硝鹽與油兩級(jí)淬火；將原有貝氏體等溫淬火工藝改為貝氏體分級(jí)淬火工藝，將原有用硝鹽槽等溫改為用空氣回火爐等溫。工藝方法的改進(jìn)，提高了產(chǎn)品的熱處理質(zhì)量，同時(shí)工藝流程的一致也為設(shè)備的改進(jìn)提供了條件。因此，在淬火設(shè)備方面，對(duì)現(xiàn)有輥底爐生產(chǎn)線進(jìn)行了改進(jìn)，使其能夠完成普通馬氏體淬火、馬氏體分級(jí)淬火和貝氏體分級(jí)淬火工藝。
本發(fā)明的有益效果在于1.本發(fā)明分級(jí)淬火工藝能夠保證零件的表面硬度、韌性要求，變形小，提高了零件的熱處理質(zhì)量；2.本發(fā)明的分級(jí)淬火工藝流程適用于馬氏體分級(jí)淬火和貝氏體分級(jí)淬火，工藝流程的一致減少了熱處理操作上的繁雜，同時(shí)為設(shè)備的選用和改進(jìn)提供了條件；3.將貝氏體等溫淬火改進(jìn)為本發(fā)明的貝氏體分級(jí)淬火，采用熱硝鹽淬火具有冷卻速度快，淬透性能好，零件各個(gè)表面硬度均勻等特點(diǎn)，同時(shí)將原有用硝鹽槽等溫改為用空氣回火爐等溫，降低了硝鹽使用量，減少污染，改善了生產(chǎn)環(huán)境；4.對(duì)輥底爐生產(chǎn)設(shè)備的改進(jìn)，不僅使貝氏體分級(jí)淬火流程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的多功能化，在一條生產(chǎn)線上，可分別進(jìn)行普通馬氏體淬火、馬氏體分級(jí)淬火和貝氏體分級(jí)淬火，減少了設(shè)備的投資，改善了工作環(huán)境，提高了工作效率。


圖1是本發(fā)明中輥底式多用生產(chǎn)線的示意圖。
圖2是圖1中A部分的放大圖。
圖3是圖1中B部分的放大圖。
圖中1.輥底式加熱爐，2.硝鹽槽，3.油槽，4.清洗機(jī)，5.烘干機(jī)，6.回火爐，7.料臺(tái)，8.換氣室，9.排霧管，10.淬火架，11.高壓風(fēng)機(jī)裝置，12.二次上料機(jī)，13.風(fēng)冷臺(tái)，14.卸料臺(tái)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的適用于馬氏體淬火和貝氏體淬火的分級(jí)淬火在圖1所示的的輥底式多用生產(chǎn)線上進(jìn)行，參考圖1至圖3，該生產(chǎn)線由輥底式加熱爐1、硝鹽槽2、油槽3、清洗機(jī)4、烘干機(jī)5和回火爐6等主要設(shè)備構(gòu)成，其傳動(dòng)裝置為輥棒式傳動(dòng)裝置，其中，硝鹽槽2裝設(shè)于輥底式加熱爐1和油槽3之間，硝鹽槽2內(nèi)設(shè)置有一個(gè)以上帶輥棒的升降式淬火架10。
實(shí)施例1本實(shí)施例為一種貝氏體分級(jí)淬火工藝，整個(gè)工藝過(guò)程在圖1所示的輥底式多用生產(chǎn)線上進(jìn)行。其工藝流程包括以下步驟a.將熱處理零件碼放在料臺(tái)7上，通過(guò)輥棒式傳動(dòng)裝置將零件送入輥底式加熱爐1中，該輥底式加熱爐1為氮基可控氣氛保護(hù)，加熱溫度為860℃～870℃，根據(jù)零件數(shù)量和大小，保溫時(shí)間為0.5～3小時(shí)；b.將加熱后的零件從輥底式加熱爐1的后門(mén)送出，迅速放入硝鹽槽2中帶輥棒的升降式淬火架10上，淬火并等溫，硝鹽槽中的淬火溫度為220℃～240℃，保溫時(shí)間為0.5～1.5小時(shí)；本實(shí)施例中，硝鹽槽2內(nèi)設(shè)置4個(gè)工位，每個(gè)工位分別設(shè)有帶輥棒的升降式淬火架10，各淬火架分別裝設(shè)于硝鹽槽上方的支撐架上。各淬火架的一側(cè)分別裝有齒輪和齒條，通過(guò)齒輪和齒條的連接帶動(dòng)淬火架10在硝鹽槽2中升降。也可以在各升降式淬火架與支撐架之間裝設(shè)氣動(dòng)裝置，通過(guò)氣動(dòng)裝置帶動(dòng)淬火架在硝鹽槽中升降。
零件在淬火架10上通過(guò)輥棒向前移動(dòng)，等溫至設(shè)定時(shí)間后升至硝鹽槽2上方并通過(guò)棍棒傳送至油槽3上方。
c.將零件迅速放入油槽3中冷卻；d.將油冷后的零件傳送至清洗機(jī)4中清洗后送入烘干室5烘干，清洗機(jī)中溫水的溫度為60℃～80℃；e.將清洗并烘干的零件通過(guò)二次上料機(jī)12轉(zhuǎn)入空氣爐6中等溫回火，該回火爐6為雙層輥底式回火爐，回火溫度為220℃～240℃，保溫時(shí)間為3～6小時(shí)。
f.等溫回火后的零件通過(guò)輥棒式傳送裝置送出回火爐6，經(jīng)風(fēng)冷臺(tái)13風(fēng)冷后傳送到卸料臺(tái)14，整個(gè)工藝流程完成。
實(shí)施例2本實(shí)施例為一種馬氏體分級(jí)淬火工藝，其工藝流程同實(shí)施例1，具體工藝參數(shù)為步驟a中，熱處理零件在輥底式加熱爐1中的加熱溫度為820℃～860℃；步驟b中，零件在硝鹽槽2中的淬火溫度為160℃～170℃C，保溫5-10分鐘；步驟e中，將油冷并清洗后的零件轉(zhuǎn)入空氣爐6中等溫回火，回火溫度為160℃～200℃ ，保溫時(shí)間為3～5小時(shí)。
本發(fā)明的輥底式多用生產(chǎn)線設(shè)備中，在油槽3與清洗機(jī)4之間可以裝設(shè)一高壓風(fēng)機(jī)裝置11，對(duì)于某些零件，可在硝鹽槽淬火后不采用油槽中冷卻，而經(jīng)高壓風(fēng)機(jī)裝置11風(fēng)冷后直接放入水中冷卻。
本發(fā)明通過(guò)對(duì)原有馬氏體淬火和貝氏體淬火工藝流程的改進(jìn)，采用先進(jìn)、自動(dòng)化的輥底式多用淬、回火生產(chǎn)線，通過(guò)對(duì)高碳鉻軸承鋼Gr15和Gr18M的熱處理工藝流程進(jìn)行反復(fù)的試驗(yàn)，并對(duì)其機(jī)械性能進(jìn)行了對(duì)比，完全滿足工藝要求。同時(shí)，通過(guò)對(duì)輥底式多用淬、回火生產(chǎn)線設(shè)備的改進(jìn)，使一條生產(chǎn)線上能夠進(jìn)行三種熱處理工藝流程，包括普通馬氏體淬火，馬氏體分級(jí)淬火，貝氏體分級(jí)淬火。整個(gè)生產(chǎn)線由電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，氮基可控氣氛保護(hù)，技術(shù)先進(jìn)，設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)線按不同的工藝流程進(jìn)行控制，生產(chǎn)過(guò)程全自動(dòng)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種適用于貝氏體和馬氏體淬火的分級(jí)淬火工藝，其特征在于所述工藝流程包括以下步驟a.加熱將熱處理零件加熱至820℃～880℃；b.淬火將加熱后的零件迅速放入低溫硝鹽槽淬火并等溫，在硝鹽槽中的淬火溫度為160℃～240℃；c.冷卻將硝鹽淬火后的零件轉(zhuǎn)入油槽中冷卻或風(fēng)冷后水冷；d.清洗將冷卻后的零件放入溫水槽中清洗；e.回火將清洗后的零件轉(zhuǎn)入空氣爐中等溫回火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于貝氏體淬火或馬氏體淬火的分級(jí)淬火工藝，其特征在于所述淬火步驟中，零件在硝鹽槽中的等溫時(shí)間為5～90分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于貝氏體淬火或馬氏體淬火的分級(jí)淬火工藝，其特征在于所述清洗步驟中，零件在溫水槽中的清洗溫度為50℃～80℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于貝氏體淬火或馬氏體淬火的分級(jí)淬火工藝，其特征在于所述回火步驟中，零件在空氣爐中的等溫回火溫度為160℃～240℃，保溫時(shí)間為3～6小時(shí)。
5.一種如權(quán)利要求1所述的適用于貝氏體分級(jí)淬火或馬氏體分級(jí)淬火的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備為輥底式多用生產(chǎn)線，通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)，可在該生產(chǎn)線上進(jìn)行貝氏體分級(jí)淬火和馬氏體分級(jí)淬火，該生產(chǎn)線由輥底式加熱爐、硝鹽槽、油槽、清洗機(jī)、烘干機(jī)和回火爐等主要設(shè)備構(gòu)成，其傳動(dòng)裝置為輥棒式傳動(dòng)裝置，其中，硝鹽槽裝設(shè)于加熱爐和油槽之間，硝鹽槽內(nèi)設(shè)置有一個(gè)以上帶輥棒的升降式淬火架。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適用于貝氏體分級(jí)淬火或馬氏體分級(jí)淬火的設(shè)備，其特征在于所述硝鹽槽內(nèi)設(shè)置4個(gè)工位，每個(gè)工位分別設(shè)有帶輥棒的升降式淬火架，各淬火架分別裝設(shè)于硝鹽槽上方的支撐架上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種適用于貝氏體分級(jí)淬火或馬氏體分級(jí)淬火的設(shè)備，其特征在于所述各淬火架的一側(cè)分別裝有齒輪和齒條，通過(guò)齒輪和齒條的連接帶動(dòng)淬火架在硝鹽槽中升降。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種適用于貝氏體分級(jí)淬火或馬氏體分級(jí)淬火的設(shè)備，其特征在于所述各淬火架與支撐架之間裝有氣動(dòng)裝置，通過(guò)氣動(dòng)裝置帶動(dòng)淬火架在硝鹽槽中升降。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適用于貝氏體分級(jí)淬火或馬氏體分級(jí)淬火的設(shè)備，其特征在于在油槽與清洗機(jī)之間裝設(shè)有高壓風(fēng)機(jī)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于貝氏體和馬氏體淬火的分級(jí)淬火工藝以及用于這種分級(jí)淬火工藝流程的設(shè)備，其工藝流程包括加熱；在低溫硝鹽槽淬火并等溫；轉(zhuǎn)入油槽中冷卻；清洗并烘干；轉(zhuǎn)入空氣爐中等溫回火。上述分級(jí)淬火在輥底式多用生產(chǎn)線上進(jìn)行，通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)，可在該生產(chǎn)線上進(jìn)行貝氏體分級(jí)淬火和馬氏體分級(jí)淬火，該生產(chǎn)線由輥底式加熱爐、硝鹽槽、油槽、清洗機(jī)、烘干機(jī)和回火爐等主要設(shè)備構(gòu)成。本發(fā)明分級(jí)淬火工藝提高了零件的熱處理質(zhì)量，降低了硝鹽使用量，減少污染，改善了生產(chǎn)環(huán)境；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的多功能化，在一條生產(chǎn)線上，可分別進(jìn)行普通馬氏體淬火、馬氏體分級(jí)淬火和貝氏體分級(jí)淬火，減少了設(shè)備的投資，改善了工作環(huán)境，提高了工作效率。
文檔編號(hào)C21D1/607GK1884592SQ20061008965
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月10日
發(fā)明者史立新, 鄧鐵松, 王占良, 司徒春, 陳志輝, 陶衛(wèi)東, 陶治安 申請(qǐng)人:北京時(shí)代新人軸承有限公司, 北京建通盈動(dòng)工業(yè)爐有限公司