１５１＜＜ＮｅＷ Ｃｕｒｉｃｕｌｒｕｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉ炎改善铸钢件金ｍｇ！ｌｆ！ＲＩ３－＇３－工艺措施 ◇重庆市机械高级技工学校 包敏 摘要：淬火是将零件以一定速度加热到奥氏体区保温。然后以适宜速度冷却的热处理方 式。适宜的淬火加热时间可以显著改善金相组织。文章将讨论金相组织差的原因及所采 取的改善金相组织的工艺措施。 关键词：金相组织；淬火；加热时间；晶粒粗大；工艺措施 中图分类号：Ｇ７１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－０５６８（２０１３）２０—０１５１—０４ 某企业在生产的ｚＧ２５ＭｎＣｒＮｉＭｏ材质铸钢件的过程 中，出现了最终热处理后金相组织粗大．超出标准规 人交流淬火过程的具体情况。在２０１２年１～８月份， ６００ＫＷ中温电阻炉淬火升温时间大多在７．５～８．５小时之 间，淬火保温时间５小时，加热温度一直采用８９０～ ９１０￣Ｃ。 定，出现不合格的情况。该零件淬火加热使用６００ＫＷ 中温电阻炉进行，淬火冷却方式为水冷却。夏季时，通 过从该零件最终热处理后的金相组织检查发现：多个批 通过集中讨论，汇总多方意见，认为主要影响因素 次出现金相组织粗大，一次合格率大幅下降，较多铸件 是：加热速度过慢、淬火升温时间较长。加热温度一直 在变动，可先排除；过慢的加热速度与较长的升温时间 因金相组织不合格而重新热处理。铸件热处理质量水平 的下降，降低了铸件实物使用性能保证度，还因铸件返 工返修导致能源费用的加大和产品流转周期的延长，既 造成加热时形成的初始奥氏体晶核较大．加之在后续的 保温过程中继续长大，使最终完全奥氏体化后的晶粒粗 大，导致零件淬火后的马氏体晶粒粗大，回火后金相组 织检查不合格。 增加了生产成本，还降低了生产效率。 一、金相组织粗化的现状与原因分析 作为热处理专业教师．笔者与企业的工艺技术人员 联合．参与到企业对该铸件金相组织粗化问题的研讨 中。经汇总问题出现之前该零件的金相组织检查结果． 淬火时加热速度对奥氏体晶粒大小的影响是“双 向”的。这取决于随后的保温时间的长短。较快的加热 速度会形成较细的奥氏体初始晶粒，而且通常是加热速 度越快，奥氏体初始晶粒越细。但是，奥氏体初始晶粒 越细，在随后的保温过程中，其长大的倾向就越大，而 更容易形成粗晶。所以，可以采用较快的加热速度、较 短保温时间，得到较细的奥氏体晶粒．以改善铸件金相 计算得出金相组织一次合格率平均值为８６．３％。校企双 方人员从理论的角度出发分析了金相组织粗化的影响因 素，决定先从加热速度、加热温度、加热时间三个方面 进行分析，通过收集原始记录、深人生产现场与生产工 计零件加工工艺，在现有的加工条件下能使加工精度最 大化；可缩短加工时间，提高生产效率，降低原材料的 报废，同时有效降低了工人的劳动强度。 参考文献： 【２］王志平．数控机床及应用【Ｍ】．北京：高等教育出版社，２００２． 【３］宋放之．数控工艺培训教程【Ｍ】．北京：清华大学出版社，２００３ ［４］李华．机械制造技术（第二版）［Ｍ】．北京：高等教育出版社 ［ＩＩ李益民．数控加工中心［Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９９８ Ｎｅｗ Ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ＞＞１５２ Ｉ产学研荟萃 组织粗化的问题。 二、金相组织粗化改善的工艺措施 （２）２０１２年１１月８日到２０１２年１２月９日，再次缩 短该铸件的淬火加热时间为：５小时升温到８９０～９１０￣Ｃ， 并缩短淬火保温时间到４小时。同时采取了辅助措施： １．工艺设备及操作方法调整。 （１）缩短ＺＧ２５ＭｎＣｒＮｉＭｏ材质铸钢零件的淬火加热 在零件预正火时增加一台冷却风机来提高预正火冷却效 果，得到更细化的正火组织，为淬火做好组织准备；淬 时间，通过更改６００ＫＷ中温电阻炉淬火加热时自动控 温仪表的淬火升温时间参数设置来实现。２０１２年９月２ 日开始．由之前的７．５小时升温到８９０～９１０％调整为６ 小时升温到８９０～９１０℃。经统计２０１２年９月２日到 ２０１２年１１月７日期问该铸件的金相组织结果．反映出 火前提前开启淬火冷却水循环降温系统，降低铸件淬火 入水水温到２５℃以下，以此改善淬火冷却条件。 ２．工艺措施设计。 （１）缩短淬火升温时间工艺措施的实施情况，如表 １ 金相组织粗化的炉次有所减少。 表１ 实施时间及 部分批次情况 活动前：２０１２—９—２前 ＲＴ１２０８１７ 自动控温仪表的 淬火升温时间设置 淬火升温 实际时间 金相组织 （１－７级合格） 力学性能 １０２—６５５ １０级 合格 １０２—６５２ １０１－７３２ ７小时５０分 ６级 １０级 合格 合格 １０１－７３９ ＲＴ１２０８３１ ７级 合格 １０２－６６４ １０２—６６８ １０２—６６７ ＲＴ１２０８３５ ７５小时 ．７小时４５分 ６级 １０级 １０级 合格 合格 合格 １Ｏ１－７６３ ７级 合格 １０１－７７０ １０１－７７２ １０２—６８２ ８小时４０分 ７级 ７级 ３级 合格 合格 合格 活动第一阶段： ２０１２－９－２至１１—８ 经讨论．调整为６ ＲＴ１２０９０８ １Ｏ２—６７８ 小时。实施约一 周后．粗略统计 １０级 合格 １０２—６８１ １０２—６１５ 实施的结果．显 示金相组织一次 ７小时１５分 １０级 ３级 合格 不合格 １０１－７７３ １Ｏ１－７２３ １０１－７８９ ＲＴ１２０９２６ 合格率得到较大 提高，小组决定 继续按此工艺执 ６级 ６级 ３级 合格 合格 合格 行．密切观察实 施结果。 ７小时４０分 ６级 ５级 ３级 合格 合格 合格 １０１７４２ １０１－７０９ １ ５３＜＜Ｎｅｗ Ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ 续表 实施时间及 部分批次情况 １Ｏ１－－７４４ 自动控温仪表的 淬火升温时间设置 淬火升温 实际时间 金相组织 （１￣７级合格） 力学性能 １０１－－７５１ ９级 合格 １０２—６２６ ＲＴ１２１０１５ ３级 不合格 １Ｏ１－－８８８ １０１－－８９３ ＲＴ１２１０２０ ６小时４０分 ３级 １０级 不合格 合格 １０１－８４８ １Ｏ１－８６５ １０１－８５１ ７级 ３级 ７小时２０分 ３级 合格 合格 合格 １０１－８６４ １Ｏ２—７５８ １０２—７５６ １０２—７５７ ＲＴ１２１ １０２ ３级 ３级 １０级 １Ｏ级 合格 合格 合格 合格 １０１－９９１ ７级 合格 １０２—８５０ １０１－９８８ ６小时４５分 ７级 ７级 合格 合格 １０１－９９０ ＲＴ１２１ １０９ ７级 合格 １０２—７９３ １０１－８２４ １０１－７６２ １０１－７７０ ９小时４５分（中 途电阻炉因故障 修理３５分） １０级 ６级‘ ７级 ３级 合格 合格 合格 合格 活动第二阶段： ２０１２－１１—８至１２－９ ＲＴ１２１１１１ １０１—１００４ １０１—１０１３ ７级 ７级 合格 合格 ６小时２５分 １０２—８６８ １０２—８５７ １０２—８５５ 小组总结了第一阶 段的实施结果．认 为可调整为５小时． ７级 ７级 ７级 合格 合格 合格 ＲＴ１２１２０６ 争取继续提高金相 １０１——１０５３ １０２—９０１ １０２—７９２ １０１－９７７ ＲＴ１２１２０９ 组织一次合格率。 ６小时 ９级 ７级 ３级 ５级 合格 合格 不合格 合格 １０２—８１３ １０１——１０６５ ５小时４０分 ７级 ６级 合格 合格 Ｎｅｗ Ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ＞＞１ ５４ 产学研荟萃 （２）统计６００ＫＷ中温电阻炉淬火升温时间在活动各阶段的分布范围，如表２。 表２ 实施时间 活动前：２０１２年９月２日前 活动第一阶段： ２０１２－９－２至１１—７ 自动控温仪表的 淬火升温时间设置 ７．５小时 ６小时 淬火升温实际时间范围 （因设备故障导致的延时除外） ７．５小时～８．５小时 ６．３小时～７．８小时 活动第二阶段： ２０１２－１１—８至１２－９ ５小时 ５．５小时～６．５小时 从实施情况和统计结果可知。通过优化淬火加热时 间．使实际淬火升温时间由７．５小时～８．５小时降低到 ５．５小时～６．５小时，铸件的淬火升温速度大幅提升。 （３）通过缩短淬火升温时间工艺措施的实施，从 ２０１２年９月２日到１２月８日．共热处理６２０炉．金相 组织一次合格率得到较大提升．如表３。 表３ 实施时间 活动前：２０１２年９月２日前 活动第一阶段： 热处理炉次 ６３３炉 金相组织一次合格率 ８６．３％ 力学性能一次合格率 ８９．５７％ ４５２炉 ９１．１５％ ９０．４９％ ２０１２年９月２日～１１月８日 活动第二阶段： ２０１２年１１月８日～１２月９日 １６０炉 ９３．７５％ ９１．２５％ 三、改善金相组织粗化现象。提高生产效益 采用缩短淬火加热时间的方式．降低了淬火加热 产品热处理电能消耗，提高了生产效率和金相组织一 次合格率。返工返修产品的减少，热处理成本的降 低．带来的是产品利润的增加。经测算经济效益如表 ４。 时奥氏体晶粒粗化倾向，铸件的金相组织一次合格率 较大提高，淬火加热时间缩短至两三个小时，降低了 表４ 活动第一阶段降低的返工返修费用（按５个不合格炉次组成一个热处理 批次估算）： （９１．１５％一８６．３％）ｘ４５２炉÷５炉／￣ｘ５４８０，＇－Ｌ／￣＝２４０２６元 金相组织一次合 格率提高的效益 ３７０９０元 活动第二阶段降低的返工返修费用： （９３．７５％一８６．３％）ｘ１６０炉÷５炉／ 批￣５４８０元／￣＝１３０６４元 １２．９￣１．３１（９３．９５％－８６．３％）ｘ２１５炉 ５炉／批ｘ５４８０元／批＝１８０２６元 淬火加热时 间缩短的效益 根据９、１０月６００ＫＷ中温电阻炉总的电耗估算活动第一阶段节约能源 费用约： ［９５８３５元＋３７批一（１２３０２４元＋１２４９０８元）＋１１１批］ｘｌｌ１ ５００１６元 批＝３９５１６元 （与８月份能源费 用比较） 根据１１月６００ＫＷ中温电阻炉的电耗估算活动第二阶段节约能源费用 约： （９５８３５＋３７￣－９８２５８元÷４２批）ｘ４２批＝１０５００元 对淬火加热时间加以控制能显著改善金相组织的粗大现 参考文献： 象，不仅使铸件热处理质量得以保证，而且实现了较大经济效 益．这种方法也可以应用于其他铸钢件的调质金相组织。 ［ｉｌｉａ，家篪．钢铁热处理【Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９９７ 【２］ＧＪＢ５０９Ａ一１９９５热处理工艺质量控制要求【ｚ】．