熱處理的節(jié)能潛力很大,如何采取措施來加強(qiáng)節(jié)能是擺在每一位熱處理工作者面前的重要課題。目前熱處理節(jié)能的措施主要有以下十一種:
1、降低加熱溫度
一般亞共析碳鋼的淬火加熱溫度在 Ac3 以上 30~50℃,共析及過共析碳鋼淬火加熱溫度為 Ac1 以上 30~50℃。但近年來的研究證實(shí),亞共析鋼在略低于Ac3 的α+γ兩相區(qū)內(nèi)加熱淬火(即亞溫淬火)可提高鋼的強(qiáng)韌性,降低脆性轉(zhuǎn)變溫度,并可消除回火脆性。淬火的加熱溫度可降低 40℃。
對(duì)高碳鋼采用低溫快速短時(shí)加熱淬火,可減少奧氏體碳含量,有利于獲得良好強(qiáng)韌配合的板條馬氏體,不僅可提高其韌度,而且還縮短了加熱時(shí)間。
對(duì)于某些傳動(dòng)齒輪,以碳氮共滲代替滲碳,耐磨性提高40%~60%,疲勞強(qiáng)度提高 50%~80%, 共滲時(shí)間相當(dāng),但共滲溫度(850℃) 較滲碳溫度(920℃) 低 70℃,同時(shí)還可減小熱處理變形。
2、縮短加熱時(shí)間
生產(chǎn)實(shí)踐表明,依工件的有效厚度而確定的傳統(tǒng)加熱時(shí)間偏于保守,因此要對(duì)加熱保溫時(shí)間公式τ=α·K·D中的加熱系數(shù)α進(jìn)行修正。按傳統(tǒng)處理工藝參數(shù),在空氣爐中加熱到800~900℃時(shí),α值推薦為 1.0~1.8min/mm,這顯然是保守的。如果能將α值減小,則可大大縮短加熱時(shí)間。加熱時(shí)間應(yīng)根據(jù)鋼種工件尺寸、裝爐量等情況通過實(shí)驗(yàn)確定,經(jīng)優(yōu)化后的工藝參數(shù)一旦確定后要認(rèn)真執(zhí)行,才能取得顯著經(jīng)濟(jì)效益。
3、取消回火或減少回火次數(shù)
取消滲碳鋼的回火,如 20Cr 鋼裝載機(jī)用雙面滲碳活塞銷取消回火的疲勞極限較回火的可提高 16%;取消低碳馬氏體鋼的回火,將推土機(jī)銷軸套簡化為20 鋼淬火態(tài)(低碳馬氏體)使用,硬度穩(wěn)定在 45HRC 左右,產(chǎn)品強(qiáng)度和耐磨性顯著提高,質(zhì)量穩(wěn)定; 高速鋼減少回火次數(shù),如 W18Cr4V鋼機(jī)用鋸條采用一次回火(560℃× 1h)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 560℃× 1h 三次回火,使用壽命提高40%。
4、用低中溫回火代替高溫回火
中碳或中碳合金結(jié)構(gòu)鋼用中、低溫回火代替高溫回火,可獲得更高的多沖抗力。W6Mo5Cr4V2 鋼制Φ8mm 鉆頭,在淬火后進(jìn)行 350℃×1h+560℃× 1h 二次回火,較 560℃× 1h 三次回火的鉆頭切削壽命提高 40。
5、合理減少滲層深度
化學(xué)熱處理周期長,耗電大,如能減少滲層深度以縮短時(shí)間是節(jié)能的重要手段。用應(yīng)力測定求出必要的硬化層深度,表明目前的硬化層過深,只需傳統(tǒng)硬化層深度的70%就足夠。研究表明,碳氮共滲比滲碳可減少層深30%~40%。同時(shí)若在實(shí)際生產(chǎn)中將滲層深度控制在其技術(shù)要求的下限,也可節(jié)能 20%,同時(shí)還縮短了時(shí)間,減小了變形。
6、采用高溫和真空化學(xué)熱處理
高溫化學(xué)熱處理就是在設(shè)備使用溫度允許及所滲鋼種奧氏體晶粒不長大條件狹,提高化學(xué)熱處理溫度,從而大大加速滲碳的速度。把滲碳溫度從930℃提高到 1000℃,可使?jié)B碳速度提高2倍以上。 但由于還存在許多問題,今后的發(fā)展有限。
真空化學(xué)熱處理是在負(fù)壓的氣相介質(zhì)中進(jìn)行。由于在真空狀態(tài)下工件表面凈化, 以及采用較高的溫度, 因而大大提高了滲速。如真空滲碳可提高生產(chǎn)率 1~2 倍; 在 133.3×(10-1~10-2)Pa下滲鋁、鉻,滲速可提高 10 倍以上。
7、離子化學(xué)熱處理
它是一種在低于一個(gè)大氣壓的含有欲滲元素的氣相介質(zhì)中,利用工件(陰極) 和陽極之間產(chǎn)生輝光放電同時(shí)滲入欲滲元素的化學(xué)熱處理工藝。如離子滲氮、 離子滲碳、離子滲硫等,具有滲速快、質(zhì)量好、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。