大直径65Mn钢圆锯片的感应加热等温淬火.docx

tg大直径钢圆锯片的感应加热等温淬火65m n张荥渊(洛阳工学院)徐云珍(中信重机公司)李延祥姜秉元(洛阳工学院)摘要研究了大直径 65m n 钢圆锯片感应加热等温淬火工艺及其对变形开裂的影响, 试验和生产实践表明, 感应加热等温淬火, 可使锯片硬度达 h r c 60, 平面度3mm , 锯片使用寿命比传统盐浴淬火提高 50% 100% 。 生产成本下降 23。关键词 锯片 感应加热 等温淬火 锰钢前言0金刚石锯片是石材加工的主要工具, 其基体多采用 65m n 钢淬火回火处理以保证其有高的强度和弹性, 热处理质量直接影响产品的质量。目前我国在淬火加热中, 大都采用大功率 (约600kw ) 的盐浴炉油淬。 存在的问题是炉温上下不均匀, 温差较大, 一般都20, 淬火后组织 及硬度不均匀, 变形较大, 时有开裂情况发生。为此许多厂家采用了不少措施, 如改变盐浴电极及多组电极和控制在油中的停留时间1 , 但效果仍不理想。本文采用中频感应加热等温淬火工 艺有效地解决了盐浴淬火存在的问题。1试验条件及方法试 验 直 接 使 用 1584mm 、厚 度 为7. 200. 25mm 的 65m n 钢 锯 片 基 体, 淬 火 加 热 采用 250kw 、1kh z 3kh z 追踪可调中频感应 加热装置, 等温淬火采用 47m 3 的碱浴等温槽, 使用温度为 24060, 温度测量用 w d h 211 型光电高温计, 回火采用 160kw井式回火炉。 感应加热等温淬火装置由中频电源、感应器和淬火槽组成。 回火装置如图 1 所示。图 1 回火装置示意图1. 回火炉 2. 压力结构 3. 锯片2 试验内容与结果为了满足淬火硬度和组织的要求, 减少变形, 淬火加热温度取 790 820, 等温碱浴温度张荥渊: 男, 1959 年生, 助理工程师收稿日期: 199721223112洛 阳 工 学 院 学 报1998 年为 300, 由于淬火温差较小, 致使组织应力和热应力减小而减少淬火变形, 检测表明, 淬火后锯片平面度3mm 。2. 1感应加热功率、加热时间与加热温度的关系图 2 为不同加热功率 p 条件下, 加热时间 t 与 65m n 钢锯片温度 t 之间的测试结果。由 图 2 可 以 看 出 功 率 在60kw 186kw 范围内, 一定 p 下加热到一定温度后, 锯片升温速度迅速减慢, 其主要原因是 感应器为上下开式结构, 加热到一定温度 后, 锯片的散热与加热接近平衡状态。当功率 60kw 时, 锯 片 温 度 仅 能 达 到 650700, 而功率为 186kw 时加热 4m in , 温度 就可达 1000左右, 所以加热功率过低达不到淬火的温度, 功率过大, 则 温 升 太 快, 而不易控制, 同时加热时间短, 对奥氏体均 匀化不利, 加热时间长, 则组织 粗 大, 变 形量增大, 易开裂。 在等温淬火时, 工件在 3 s图 2不同 p 条件下 t 与 t 关系1. p = 186kw 2. p = 130kw 3. p = 90kw 4. p = 60kw内可完全进入感应器下部的等温槽, 可以不考虑锯片的温度降低, 同时考虑到 65m n 钢的过热敏感性, 淬火加热温度宜在 790 820之间, 故本文认为加热功率取 90kw 为宜。2. 2加热时间与淬火后硬度的关系在功率 90kw 条件下, 分别加热 9 14m in 后淬入 300的等温碱浴中, 等温 10m in 后取 出在压床上加压 300kn 空冷。 根据图 3 所示 65m n 钢的连续冷却转变曲线可知, 连续冷却条件下不发生贝氏体转变, 当冷速33s 时至m s 点以下转变为马氏体组织, 不同加热时间的 淬火硬度如图 4 所示。图 365m n 钢 cc t 曲线图 4 加热时间与淬火后硬度关系由图 4 可以看出在 9 14m in 加热时间范围内淬火硬度为 h r c 56 61。加热时间为 9m in13第 2 期张荥渊等: 大直径 65m n 钢圆锯片的感应加热等温淬火时, 淬火组织中有少量铁素体 , 这是由于加热时间不足, 碳在奥氏体中溶解和奥氏体化不均匀造成的。 当加热时间11m in 时, 即可得到板条状马氏体和针状孪晶马氏体, 图 5 所示。2. 3回火温度的确定锯片对石材进行切割时, 切割花岗石的线速度一般为 25 40m s, 切割大理石为 4560m s。 在切割过程中因金刚石刀头的不连续性, 使锯体振动频率增加, 当附加的频率和固有 频率一致时产生共振2 , 这就要求基体具有高的弹性极限和屈强比, 其次由于基体的不平度,或是锯片安装不良等, 切割时产生侧压力, 使基体反复弯曲, 导致发生疲劳破坏, 所以基体应有 高的刚度和疲劳强度。 此外, 基体还要承受切割压力和冲击力, 因此基体还应具有高的抗拉强92) 的硬度规定3 , 回火温度以 400 420为宜, 其硬度度和一定的冲击韧性。 根据 (jc 340-h r c 42 45, 图 6 为 400回火后的组织。图 5 感应加热淬火组织 500图 6 400回火组织 50065m n 钢圆锯片热处理变形与开裂控制3常规盐浴淬火, 根据文献 1及现场生产经验, 产生变形与开裂的主要原因如下。( 1) 加热时间和加热温度不适宜, 碳在奥氏体中均匀化不充分, 淬火后有铁素体组织而强 度不足。盐浴炉的上下温差一般都20, 锯片从盐浴炉进入油槽, 约需 15 s 左右, 盐浴炉下部温度合适时, 往往上部温度已超过 850。 温度过高由于热应力增加和淬火组织粗大, 容易开裂, 此外回火不及时也是导致开裂的主要原因之一。( 2) 锯片淬火加热温度一般为 850, 20# 机械油作为淬火介质, 通常油温约 70, 由于温 度的剧烈变化, 工件内的温差以及内部组织的转变, 必然产生较大的热应力和组织应力, 使锯 片翘曲变形。本文采用感应加热等温淬火, 连续处理 100 片, 试验结果表明锯片加热温度较均匀, 锯片 不同部位的温差12。 淬火温度 790 820, 碱浴温度为 300。 锯片在碱浴中淬火, 硬度 均匀, 变形小。 碱浴不发生物态变化、沸点高, 灼热的锯片基体淬火后, 不象水油或其它介质那 样发生汽化, 一般不出现蒸气膜阶段和沸腾阶段, 各处冷却速度一致, 且不会出现软点。碱溶的 冷却主要靠对流和热传导方式, 在高温区间由于传导和对流进行地慢, 冷却速度极其缓慢, 结 果使基体的冷却速度大大降低。基体在 300时过冷奥氏体处于亚稳定状态, 此时取出进入压 床加压空冷至m s 点以下, 即可得到均匀细小的板条状针状孪晶马氏体, 其变形量较小, 经过14洛 阳 工 学 院 学 报1998 年实际现场检测表明平面度3mm , 经不同厂家装机使用, 其使用寿命比盐浴炉处理提高 50% 100% 。结论4( 1) 采用感应加热等温淬火工 艺, 功 率 90kw , 加 热 11m in , 加 热 温 度 均 匀, 锯 片 温 差 12, 组织细小, 硬度 h r c 601。 消除开裂, 减少了变形, 其平面度3mm 。( 2) 采用此工艺, 其生产成本约为传统工艺的 13。产品使用寿命提高了 50% 100% 。成 品率达 98% 以上。参考文献1 刘宗昌. 钢件的淬火开裂及防止方法. 北京冶金工业出版社, 1991492 李定乾. 金刚石圆锯片基体的选择及预应力调整. 金刚石与磨料磨具, 1997, (3)3 梁开武. 65m n 钢圆锯片的淬火. 金属热处理, 1997, (7)ind uc t io n a us tem p e rim g fo r l a rg e d iam e te r c irc u la r s to ne s aw o f 65m n s te e lzh an g x in gyu an(l uo yan g in st itu te o f t ech no lo gy)x u y u n zh en(c it ic h eavy m ach in e ry com p an y l td )l i y an x ian gj ian g b in gyu an(l uo yan g in st itu te o f t ech no lo gy)a b s t ra c t: t h e in du c t io n au stem p e r in g an d it s effc t s o n th e defo rm a t io n c rack in g o f la rge d i2am e te r sto n e saw o f 65m n stee l a re in ve st iga ted. t h e exp e r im en ta l an d p rac t ica l app lica t io n re su lt s show th a t af te r th e in du c t io n au stem p e r in g th e h a rdn e ss o f th e saw s is m o re th an h r c 60 an d th e p lan en e ss e r ro r o f th e saw s is le ss th an abo u t 3mm , th e se rv ice life o f th esaw s in c ra se s b y 50% 100%