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高頻淬火熱處理技術的最新進展

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高頻淬火熱處理技術的最新進展
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高頻淬火熱處理技術的最新進展
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編輯時間 : 2020-12-29
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  高頻淬火熱處理技術的最新進展

  

  高頻熱處理是用1-200kHz的高頻感應熱(IH)對鋼鐵材料進行淬火-回火的熱處理方法,與滲碳淬火、氮化處理一樣是常用的鋼鐵材料表面硬化方法。高頻熱處理的特點是利用清潔電能加熱,所以比使用燃燒式加熱爐的普通熱處理和滲碳淬火的CO2排放量小,并且熱能效率高。因此,高頻熱處理作為環保型-經濟型熱處理,受到人們的關注。以下對日本高頻熱處理技術的最新研發進行介紹。

  

  1、兩次淬火WIQ處理技術

  

  高頻淬火的加熱時間短,所以高頻淬火的效果容易受部件原始組織的影響。調質組織和球狀滲碳體組織的奧氏體(γ)化特性有很大不同??焖俣虝r加熱的高頻淬火處理要求部件的組織是C彌散分布、容易奧氏體化的調質組織。但是,對于高頻淬火處理前工序的機加工來說,調質組織硬度高,加工性不良。為解決這個問題,日本開發出兩次淬火形成兩層硬化層的“WIQ”處理技術。第1次的高頻淬火(SIQ)使部件形成較深的硬化層,然后進行SRIQ(超快短時感應加熱和淬火)前的預熱或升溫到γ區進行回火,形成希望的調質組織。第2次進行的SRIQ處理是利用快速短時加熱方法,使部件表層均勻γ化并進行淬火,形成兩層硬化層。WIQ處理材經反復淬火和快速短時加熱γ化,獲得微細晶粒,并且,SRIQ處理使SIQ形成的高硬度層內附加了很大的殘余壓縮應力,因此其處理后的部件疲勞強度高于滲碳淬火。

  

  2、高頻淬火與其他表面改質技術組合的復合處理技術

  

  近年來,各種機械零部件小型化的要求越來越高,高頻熱處理等單一熱處理方法,對提高零部件性能有一定的限度。為了實現零部件高性能化和高附加值,日本推進了復合熱處理技術的開發。PALNIP處理技術是鹽浴軟氮化和防止表面氧化處理技術與SRIQ組合的復合熱處理方法。PALNIP處理技術的特點:1)最表面的化合物層的狀態與鹽浴軟氮化的表面狀態相同,所以摩擦系數小,耐磨性高;2)硬化層比SRIQ深,并被附加了殘余壓縮應力,所以疲勞強度高;3)硬化層是Fe-C-N馬氏體,在溫度升高時,析出ε-Fe2-3N等鐵的氮化物,抑制了回火軟化,提高了剝蝕疲勞強度;4)PALNIP是低溫處理的鹽浴軟氮化和SRIQ組合的處理方法,所以熱處理變形小。PALNIP處理已經用于部分汽車部件,目前正在推進擴大應用。

  

  軟滲碳是實用化的“高頻淬火”與“真空滲碳”組合的復合表面處理技術。該技術使C擴散到部件后,不進行普通淬火,而是利用高頻熱處理方法進行淬火。該處理方法的特點:1)在滲碳工序中不進行淬火,所以安全性高;2)處理設備比連續式滲碳爐節省空間40%,處理時間縮短55%;3)處理的部件強度提高18%,變形減少40%。該方法已用于汽車自動變速器部件的制造。

  

  3、高頻熱處理模擬技術

  

  近年來,隨著計算機軟硬件技術的發展,高頻淬火熱處理模擬技術不斷進步。目前已經實現了三元解析和動畫解析?,F在,高頻熱處理模擬技術不僅能夠模擬計算部件溫度和馬氏體組織,而且能夠計算熱處理變形和殘余應力。通過模擬結果與實際部件特性的整合,使模擬系統的計算條件、物理常數(比導磁率、導熱系數、反映各溫度區域的應變速率的依存性的拉伸強度、壓縮強度)更準確,提高了熱處理模擬結果的精度,促進了熱處理模擬技術的實用化。目前,熱處理模擬技術已經用于加熱線圈的設計和熱處理變形、熱處理裂紋的解析,實現了部件熱處理的穩定化。


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