緊固件球化退火應該用哪種退火爐？

來源:http://www.sxfgj.com

 

    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�；�組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。