紧固件球化退火应该用哪种退火炉？

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    首先，我们需要了解球化退火的目的：

 

    1、改善机械物性质,降低材料硬、强度，提高冷加工性;

 

    2、使工件以较低能量锻压成形，容易切削;

 

    3、减少模具损耗;

 

    4、避免工件迸裂、扭曲。

 

    其次，我们需要了解冷镦性能与球化品质之间的关系

 

    1、变形抵抗：

 

    与材料之硬度值及拉力强度有关。

 

    硬度值变形抵抗

 

    愈低愈低

 

    2、变形能：

 

    与材料之金相组织有关，如完全退火，正常化组织之变形能比球化组织差。就球化组而言，渗碳体（Fe3C）之球状化比率愈高时，变形能愈佳；且以渗碳体（Fe3C）成微细粒状均匀分散在铁素体组织中，其变形能最佳。

 

    第三，我们需要了解盘元经过球化退火以后，通常会关注的几个指标：

 

    １、表面氧化

 

    ２、表面脱碳；

 

    ３、硬度及硬度均匀性；

 

    ４、球化率

 

    ５、金相组织

 

    接下来，我们来逐个分析上述指标对紧固件生产的影响：

 

    表面氧化和脱碳：

 

    材料表面的氧化，会造成材料的损耗（加工余量放大），使生产成本上升（材料损耗，除锈时间延长）。表面脱碳严重时会使产品的强度等级下降，乃至产生废品。

 

    解决表面氧化和脱碳的关键是对炉内气氛的精确控制！只有精确控制炉内气氛中的氧势值，才能做到无氧化及微脱碳；如果只是简单的通入一些气体而不能精确控制，同样无助于解决表面脱碳和氧化的问题。

 

    国标对表面脱碳的要求为15‰D，一般可将表面脱碳控制在8‰D以内，高要求时应脱碳控制在0.05mm甚至0.03mm以内。

 

    硬度及硬度均匀性：

 

    当金属材料去进行冷镦或者冷挤压的时候，需要一个合适的硬度，以便获得更高的成品率，以及更低的模具损耗。当然，我们同时需要同一个批次的材料的硬度均匀性（硬度散差），控制在尽量小的范围之内；否则，忽高忽低的硬度，会严重影响生产的效率，造成成品率的低下，模具使用寿命缩短。

 

    合适的硬度及硬度均匀性，主要取决于温度的均匀性；而温度的均匀性，首先取决于球化炉的构造：炉盖、炉胆、对流桶、导流座、对流风机的优化设计，能符合流体力学的要求；其次，保护气氛的选择，例如采用高活性的还原性气体，加快金属表面的热传导。

 

    通常硬度散差控制在3－5HRB就能满足生产要求，高要求时应将硬度散差控制在3HRB以内。

 

    球化率和金相组织

 

    钢材经过轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。所以，当所成型的零件具有较大的变形量的时候，就需要材料具有较高级别的球化率和良好的金相组织。否则，会造成零件不易成形，合格率低等问题。

 

    球化率和金相组织的优劣，与球化炉的构造和退火工艺有关；构造方面，要有良好的气氛循环系统，能够进行程式控制的强制冷却装置，以及高效率的能够控制加热速度的加热装置；退火工艺方面，要根据材料的材质、材料的生产厂商、用途等等，进行设计，如升温速率、降温速率都要能控制。

 

    通常球化率控制在4.5－6级（按日本JISG3539标准，6级最高）

 

    除了以上的技术指标，在选择球化退火炉的时候，我们还要对球化退火炉本身提出一些要求：

 

    １、密封性能（48小时生产能维持多大的压力？）

 

    ２、节能措施（表面温升、加热效率、余热利用、能源消耗）

 

    ３、智能化（热处理专家系统、远程控制、工艺曲线记录、故障报警、气氛控制、空燃比例自动调节）

 

    ４、制造球化炉所用材料的质量和品牌

 

    一言以蔽之，球化退火的质量和炉子的构造、气氛控制、自动控制、退火工艺设计等息息相关；在实际生产中，上述分析的原因并不是单独产生的，而是会相互作用的。因此，在选择球化退火炉的时候，可以参考以上几点，进行对比选择。