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高频淬火热处理技术的最新进展

作者: 来源:丹阳市高频金属科技有限公司 浏览次数: 时间:2019-06-12
高频热处理是用1-200kHz的高频感应热(IH)对钢铁材料进行淬火-回火的热处理方法,与渗碳淬火、氮化处理一样是常用的钢铁材料表面硬化方法。高频热处理的特点是利用清洁电能加热,所以比使用燃烧式加热炉的普通热处理和渗碳淬火的CO2排放量小,并且热能效率高。因此,高频热处理作为环保型-经济型热处理,受到人们的关注。以下对日本高频热处理技术的最新研发进行介绍。


高频淬火热处理技术的最新进展

1两次淬火WIQ处理技术

高频淬火的加热时间短,所以高频淬火的效果容易受部件原始组织的影响。调质组织和球状渗碳体组织的奥氏体(γ)化特性有很大不同。快速短时加热的高频淬火处理要求部件的组织是C弥散分布、容易奥氏体化的调质组织。但是,对于高频淬火处理前工序的机加工来说,调质组织硬度高,加工性不良。为解决这个问题,日本开发出两次淬火形成两层硬化层的“WIQ”处理技术。第1次的高频淬火(SIQ)使部件形成较深的硬化层,然后进行SRIQ(超快短时感应加热和淬火)前的预热或升温到γ区进行回火,形成希望的调质组织。第2次进行的SRIQ处理是利用快速短时加热方法,使部件表层均匀γ化并进行淬火,形成两层硬化层。WIQ处理材经反复淬火和快速短时加热γ化,获得微细晶粒,并且,SRIQ处理使SIQ形成的高硬度层内附加了很大的残余压缩应力,因此其处理后的部件疲劳强度高于渗碳淬火。

2高频淬火与其他表面改质技术组合的复合处理技术

近年来,各种机械零部件小型化的要求越来越高,高频热处理等单一热处理方法,对提高零部件性能有一定的限度。为了实现零部件高性能化和高附加值,日本推进了复合热处理技术的开发。PALNIP处理技术是盐浴软氮化和防止表面氧化处理技术与SRIQ组合的复合热处理方法。PALNIP处理技术的特点:1)最表面的化合物层的状态与盐浴软氮化的表面状态相同,所以摩擦系数小,耐磨性高;2)硬化层比SRIQ深,并被附加了残余压缩应力,所以疲劳强度高;3)硬化层是Fe-C-N马氏体,在温度升高时,析出ε-Fe2-3N等铁的氮化物,抑制了回火软化,提高了剥蚀疲劳强度;4)PALNIP是低温处理的盐浴软氮化和SRIQ组合的处理方法,所以热处理变形小。PALNIP处理已经用于部分汽车部件,目前正在推进扩大应用。

软渗碳是实用化的“高频淬火”与“真空渗碳”组合的复合表面处理技术。该技术使C扩散到部件后,不进行普通淬火,而是利用高频热处理方法进行淬火。该处理方法的特点:1)在渗碳工序中不进行淬火,所以安全性高;2)处理设备比连续式渗碳炉节省空间40%,处理时间缩短55%;3)处理的部件强度提高18%,变形减少40%。该方法已用于汽车自动变速器部件的制造。

3高频热处理模拟技术

近年来,随着计算机软硬件技术的发展,高频热处理模拟技术不断进步。目前已经实现了三元解析和动画解析。现在,高频热处理模拟技术不仅能够模拟计算部件温度和马氏体组织,而且能够计算热处理变形和残余应力。通过模拟结果与实际部件特性的整合,使模拟系统的计算条件、物理常数(比导磁率、导热系数、反映各温度区域的应变速率的依存性的拉伸强度、压缩强度)更准确,提高了热处理模拟结果的精度,促进了热处理模拟技术的实用化。目前,热处理模拟技术已经用于加热线圈的设计和热处理变形、热处理裂纹的解析,实现了部件热处理的稳定化。

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