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    緊固件球化退火應該用哪種退火爐?



    摘要:為了確保緊固件球化退火的質量,應該選擇合適的退火爐,為了有利于冷鐓成型,通常會將盤元進行拉拔和球化退火處理。

        為了確保緊固件球化退火的質量,應該選擇合適的退火爐,為了有利于冷鐓成型,通常會將盤元進行拉拔和球化退火處理。而球化退火質量的好壞,將直接影響到最終成品的質量好壞。

     
        首先,我們需要了解球化退火的目的:
     
        1、改善機械物性質,降低材料硬、強度,提高冷加工性;
     
        2、使工件以較低能量鍛壓成形,容易切削;
     
        3、減少模具損耗;
     
        4、避免工件迸裂、扭曲。
     
        其次,我們需要了解冷鐓性能與球化品質之間的關系
     
        1、變形抵抗:
     
        與材料之硬度值及拉力強度有關。
     
        硬度值變形抵抗
     
        愈低愈低
     
        2、變形能:
     
        與材料之金相組織有關,如完全退火,正;M織之變形能比球化組織差。就球化組而言,滲碳體(Fe3C)之球狀化比率愈高時,變形能愈佳;且以滲碳體(Fe3C)成微細粒狀均勻分散在鐵素體組織中,其變形能最佳。
     
        第三,我們需要了解盤元經過球化退火以后,通常會關注的幾個指標:
     
        1、表面氧化
     
        2、表面脫碳;
     
        3、硬度及硬度均勻性;
     
        4、球化率
     
        5、金相組織
     
        接下來,我們來逐個分析上述指標對緊固件生產的影響:
     
        表面氧化和脫碳:
     
        材料表面的氧化,會造成材料的損耗(加工余量放大),使生產成本上升(材料損耗,除銹時間延長)。表面脫碳嚴重時會使產品的強度等級下降,乃至產生廢品。
     
        解決表面氧化和脫碳的關鍵是對爐內氣氛的精確控制!只有精確控制爐內氣氛中的氧勢值,才能做到無氧化及微脫碳;如果只是簡單的通入一些氣體而不能精確控制,同樣無助于解決表面脫碳和氧化的問題。
     
        國標對表面脫碳的要求為15‰D,一般可將表面脫碳控制在8‰D以內,高要求時應脫碳控制在0.05mm甚至0.03mm以內。
     
        硬度及硬度均勻性:
     
        當金屬材料去進行冷鐓或者冷擠壓的時候,需要一個合適的硬度,以便獲得更高的成品率,以及更低的模具損耗。當然,我們同時需要同一個批次的材料的硬度均勻性(硬度散差),控制在盡量小的范圍之內;否則,忽高忽低的硬度,會嚴重影響生產的效率,造成成品率的低下,模具使用壽命縮短。
     
        合適的硬度及硬度均勻性,主要取決于溫度的均勻性;而溫度的均勻性,首先取決于球化爐的構造:爐蓋、爐膽、對流桶、導流座、對流風機的優化設計,能符合流體力學的要求;其次,保護氣氛的選擇,例如采用高活性的還原性氣體,加快金屬表面的熱傳導。
     
        通常硬度散差控制在3-5HRB就能滿足生產要求,高要求時應將硬度散差控制在3HRB以內。
     
        球化率和金相組織
     
        鋼材經過軋制、鍛造后空冷,所得組織是片層狀珠光體與網狀滲碳體,這種組織硬而脆,不僅難以切削加工,且在以后淬火過程中也容易變形和開裂。而經球化退火得到的是球狀珠光體組織,其中的滲碳體呈球狀顆粒,彌散分布在鐵素體基體上,和片狀珠光體相比,不但硬度低,便于切削加工,而且在淬火加熱時,奧氏體晶粒不易長大,冷卻時工件變形和開裂傾向小。所以,當所成型的零件具有較大的變形量的時候,就需要材料具有較高級別的球化率和良好的金相組織。否則,會造成零件不易成形,合格率低等問題。
     
        球化率和金相組織的優劣,與球化爐的構造和退火工藝有關;構造方面,要有良好的氣氛循環系統,能夠進行程式控制的強制冷卻裝置,以及高效率的能夠控制加熱速度的加熱裝置;退火工藝方面,要根據材料的材質、材料的生產廠商、用途等等,進行設計,如升溫速率、降溫速率都要能控制。
     
        通常球化率控制在4.5-6級(按日本JISG3539標準,6級最高)
     
        除了以上的技術指標,在選擇球化退火爐的時候,我們還要對球化退火爐本身提出一些要求:
     
        1、密封性能(48小時生產能維持多大的壓力?)
     
        2、節能措施(表面溫升、加熱效率、余熱利用、能源消耗)
     
        3、智能化(熱處理專家系統、遠程控制、工藝曲線記錄、故障報警、氣氛控制、空燃比例自動調節)
     
        4、制造球化爐所用材料的質量和品牌
     
        一言以蔽之,球化退火的質量和爐子的構造、氣氛控制、自動控制、退火工藝設計等息息相關;在實際生產中,上述分析的原因并不是單獨產生的,而是會相互作用的。因此,在選擇球化退火爐的時候,可以參考以上幾點,進行對比選擇。

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