介绍了各种热处理技术并以丰富的实例阐述了各种热处理技术的应用。内容包括：热处理基础工艺及应用、热处理裂纹和变形、整体热处理先进工艺拓展应用、多元共渗化学热处理工艺及其应用、热处理设备的操作和维护保养、热处理现场检验技术及其应用。

    热处理是确保机械产品的使用性能、可靠性及使用寿命的重要工序。为了充分发挥箱式炉热处理技术的作用,指导热处理工作人员规范操作、正确操作，更好地解决热处理生产中的实际问题。

一 机械零件在箱式炉中快速加热

1. 箱式炉中快速加热参数的确定

（1）炉温的确定 在箱式炉高温电炉中采用快速加热时，考虑电阻丝使用寿命，一般将炉温规定在920~940℃（电阻丝为铬镍材料）、940～960℃（电阻丝为铁铬铝材料）或960～980℃（电阻丝为含铌、钼等合金成分的材料）。

（2）装炉量的确定 装炉量一般根据炉子功率和使用面积确定。其原则是：首批工件装炉前炉壁表面已达到规定温度，且每次装炉后炉温均能很快恢复到规定温度。如果装炉量过大与炉子功率不匹配，将导致炉温长时间不能恢复，影响时间计算的准确性。大批生产时，可“化整为零”分批连续进行。

（3）加热时间的确定 快速加热时间，一般根据工件截面有效尺寸进行计算，并结合实际情况及以往经验确定。

1）单件快速加热的时间，可按下式计算：

t=ad（4-1）

式中 t ——快速加热时间（s）；
a——快速加热时间系数（s/mm）；
d——工件的有效直径或厚度（mm）。

   在箱式电炉中工件有效直径或厚度小实验电炉于100mm，快速加热时间系数a为25～30s/mm；工件有效直径或厚度大于100mm，快速加热时间系数a为20～25s/mm。按式（4-1）计算出快速加热时间，应根据确定的炉温高低适当调整，并通过工艺验证最后确定。

2）零件批量生产时，快速加热时间除按式（4-1）计算外，应根据装炉量（m）、装炉密度及摆放方式另附加一定时间：m＜1.5kg时，不附加时间；m= 1.5～3.0kg时，附加15.30s；m=3.0～4.5kg时，附加30～40s；m=4.5～6.0kg时，附加40～55s。

2. 快速加热举例

     机车车辆弹簧的快速加热淬火。用直径为φ32mm的55Si2钢条热卷制的机车车辆圆簧，要求硬度为40～45HRC。快速加热淬火和回火操作过程：在960～980℃温度下管式炉加热12min（按加热系数20～25s/mm计算）后浸入油中冷却。经480～500℃、60min回火空气冷却。

处理结果：淬火后同炉试棒（同种材料、同种规格）的金相组织为细针马氏体；表面脱碳层深度由原来普通加热的0.5mm降低0.1mm左右；硬度和弹性均合格。

实例2 汽车羊角轴的快速加热淬火。图1所示为40CrMoA钢制作的汽车羊角轴。要求硬度为25～30HRC。

操作过程：在960～980℃炉中加热18min（以φ52mm为基数，加热系数取21s/mm），立即在油中冷却。经540～560℃、120min回火后浸入水中冷却。

处理结果：淬火后试箱式炉样金相组织为马氏体+托氏体；硬度为49～50HRC。回火后硬度为27～30HRC。同炉试棒抗拉强度为830～840MPa；冲击韧度为117J/cm2。

值得指出，端部螺纹淬火前用石棉绳包扎好，或者热处理后再进行加工。

 

图1 汽车羊角轴

二 工模具在盐浴炉中快速加热

1．盐浴炉中快速加热参数的确定

一般将盐浴炉炉温确定在950～980℃。其快速加热时间可按式（4-1）计算，其中，盐浴炉中快速加热时间系数a按以下规定选取：

1）对于渗碳件和碳素工具钢，工件有效直径或厚度小于10mm，快速加热时间系数a取6～7s/mm；工件有效直径或厚度大于10mm，快速加热时间系数a取3～6s/mm。

2）对于碳素结构钢和合金真空炉工具钢，工件有效直径或厚度小于10mm，快速加热时间系数a取7～9s/mm；工件有效直径或厚度大于10mm，快速管式电炉加热时间系数a取6～8s/mm。

按式（4-1）计算出快速加热时间，应根据实际情况和以往经验进行适当调整，并进行工艺试验最后确认。

如果批量生产，盐浴炉中快速加热的附加时间，可参考箱式炉中快速加热的附加时间。

2. 工模具快速加热举例

图2 弹性夹头

实例1 弹性夹头的快速加热淬火。图2所示用T8A钢制作的弹性夹头，硬度要求：A夹紧部分58～60HRC；B弹性部分42~44HRC。操作过程如下：

1）盐浴温度为960～980℃。将弹性夹头A部分，浸入盐浴中加热12s（见图3a）；继续将B部分也浸入盐浴，再加热1.5min后取出进行冷却（见图3b）。

图3 弹性夹头热处理过程示意图

2）首先将A部分在盐水中冷却6s后，将整体转入油中冷却。
3）在160～180℃回火1.5h后空冷到室温，转精磨工序。
4）在A端镶入胀口销后，将B部分浸入500℃的低温浴炉中回火1.5min（见图3c），空冷到室温。

实例2 图4a所示为，F10A钢制作的成形模，要求硬度58～6.2HRC；变形量不大于0.02mm。操作过程如下：

1）将各孔用石棉堵塞好。
2）在960～980℃加热4min。
3）按图4b所示方向浸入水中冷却10s后转油中冷却。
4）在160～180℃回火60min后空冷到室温。

处理结果：硬度和变形量均合格。