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紧固件球化退火应该用哪种退火炉?


来源:www.jsdlcj.com

摘要:为了确保紧固件球化退火的质量,应该选择合适的退火炉,为了有利于冷镦成型,通常会将盘元进行拉拔和球化退火处理。

    为了确保紧固件球化退火的质量,应该选择合适的退火炉,为了有利于冷镦成型,通常会将盘元进行拉拔和球化退火处理。而球化退火质量的好坏,将直接影响到最终成品的质量好坏。

 
    首先,我们需要了解球化退火的目的:
 
    1、改善机械物性质,降低材料硬、强度,提高冷加工性;
 
    2、使工件以较低能量锻压成形,容易切削;
 
    3、减少模具损耗;
 
    4、避免工件迸裂、扭曲。
 
    其次,我们需要了解冷镦性能与球化品质之间的关系
 
    1、变形抵抗:
 
    与材料之硬度值及拉力强度有关。
 
    硬度值变形抵抗
 
    愈低愈低
 
    2、变形能:
 
    与材料之金相组织有关,如完全退火,正常化组织之变形能比球化组织差。就球化组而言,渗碳体(Fe3C)之球状化比率愈高时,变形能愈佳;且以渗碳体(Fe3C)成微细粒状均匀分散在铁素体组织中,其变形能最佳。
 
    第三,我们需要了解盘元经过球化退火以后,通常会关注的几个指标:
 
    1、表面氧化
 
    2、表面脱碳;
 
    3、硬度及硬度均匀性;
 
    4、球化率
 
    5、金相组织
 
    接下来,我们来逐个分析上述指标对紧固件生产的影响:
 
    表面氧化和脱碳:
 
    材料表面的氧化,会造成材料的损耗(加工余量放大),使生产成本上升(材料损耗,除锈时间延长)。表面脱碳严重时会使产品的强度等级下降,乃至产生废品。
 
    解决表面氧化和脱碳的关键是对炉内气氛的精确控制!只有精确控制炉内气氛中的氧势值,才能做到无氧化及微脱碳;如果只是简单的通入一些气体而不能精确控制,同样无助于解决表面脱碳和氧化的问题。
 
    国标对表面脱碳的要求为15‰D,一般可将表面脱碳控制在8‰D以内,高要求时应脱碳控制在0.05mm甚至0.03mm以内。
 
    硬度及硬度均匀性:
 
    当金属材料去进行冷镦或者冷挤压的时候,需要一个合适的硬度,以便获得更高的成品率,以及更低的模具损耗。当然,我们同时需要同一个批次的材料的硬度均匀性(硬度散差),控制在尽量小的范围之内;否则,忽高忽低的硬度,会严重影响生产的效率,造成成品率的低下,模具使用寿命缩短。
 
    合适的硬度及硬度均匀性,主要取决于温度的均匀性;而温度的均匀性,首先取决于球化炉的构造:炉盖、炉胆、对流桶、导流座、对流风机的优化设计,能符合流体力学的要求;其次,保护气氛的选择,例如采用高活性的还原性气体,加快金属表面的热传导。
 
    通常硬度散差控制在3-5HRB就能满足生产要求,高要求时应将硬度散差控制在3HRB以内。
 
    球化率和金相组织
 
    钢材经过轧制、锻造后空冷,所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体,这种组织硬而脆,不仅难以切削加工,且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。而经球化退火得到的是球状珠光体组织,其中的渗碳体呈球状颗粒,弥散分布在铁素体基体上,和片状珠光体相比,不但硬度低,便于切削加工,而且在淬火加热时,奥氏体晶粒不易长大,冷却时工件变形和开裂倾向小。所以,当所成型的零件具有较大的变形量的时候,就需要材料具有较高级别的球化率和良好的金相组织。否则,会造成零件不易成形,合格率低等问题。
 
    球化率和金相组织的优劣,与球化炉的构造和退火工艺有关;构造方面,要有良好的气氛循环系统,能够进行程式控制的强制冷却装置,以及高效率的能够控制加热速度的加热装置;退火工艺方面,要根据材料的材质、材料的生产厂商、用途等等,进行设计,如升温速率、降温速率都要能控制。
 
    通常球化率控制在4.5-6级(按日本JISG3539标准,6级最高)
 
    除了以上的技术指标,在选择球化退火炉的时候,我们还要对球化退火炉本身提出一些要求:
 
    1、密封性能(48小时生产能维持多大的压力?)
 
    2、节能措施(表面温升、加热效率、余热利用、能源消耗)
 
    3、智能化(热处理专家系统、远程控制、工艺曲线记录、故障报警、气氛控制、空燃比例自动调节)
 
    4、制造球化炉所用材料的质量和品牌
 
    一言以蔽之,球化退火的质量和炉子的构造、气氛控制、自动控制、退火工艺设计等息息相关;在实际生产中,上述分析的原因并不是单独产生的,而是会相互作用的。因此,在选择球化退火炉的时候,可以参考以上几点,进行对比选择。

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