本發(fā)明屬于金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可控氣氛保護(hù)熱處理方法。

背景技術(shù)：

熱處理是指材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。

為了使工件表面不發(fā)生氧化、脫碳、燒損現(xiàn)象或?qū)ぜM(jìn)行化學(xué)熱處理，向爐內(nèi)通以可進(jìn)行控制成分的氣氛，稱為可控氣氛保護(hù)熱處理。保護(hù)氣氛可以是中性氣體(N₂)或惰性氣體(Ar)，也可以是還原性氣體(H₂)；大多數(shù)保護(hù)氣氛是由多種氣體(如CO、CO₂、H₂、CH₄、H₂O、N₂等)混合組成的。工件在保護(hù)氣氛下加熱不僅可實(shí)現(xiàn)無氧化無脫碳熱處理，提高熱處理質(zhì)量，還可以進(jìn)行滲碳、脫碳等特殊熱處理；并且可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化控制，使生產(chǎn)率得到提高、勞動(dòng)條件得到改善。

可控氣氛熱處理的優(yōu)越性如下：1)實(shí)現(xiàn)無氧化無脫碳與增碳熱處理，因而提高工件的表面質(zhì)量及機(jī)械性能，減少零件的加工余量和鋼材的燒損量，因此能節(jié)省工時(shí)及能耗，節(jié)約金屬材料；2)實(shí)現(xiàn)可控滲碳，可以精確地控制零件表面的含碳量、碳濃度梯度和滲碳層厚度，因而提高了滲碳零件的機(jī)械性能，穩(wěn)定滲碳工藝的質(zhì)量；3)實(shí)現(xiàn)特殊的熱處理工藝，如硅鋼片的脫碳退火、軋制鋼材的復(fù)碳退火等；4)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件。

可控氣氛多用爐是一種目前得到廣泛應(yīng)用的先進(jìn)熱處理加工設(shè)備，主要用于零部件的可控氣氛保護(hù)淬火、正火、氣體滲碳、氣體碳氮共滲等處理，具有少氧化、無脫碳等加工特點(diǎn)。目前國內(nèi)外在使用可控氣氛多用爐進(jìn)行熱處理時(shí)的通用操作方法是：將零部件在熱處理工裝上擺放完畢后直接送入爐膛內(nèi)加熱，熱處理完畢后轉(zhuǎn)出。

目前使用的可控氣氛保護(hù)熱處理加熱方法有以下幾個(gè)缺陷：

①在低溫加熱階段，零部件幾乎不發(fā)生氧化和脫碳，此時(shí)進(jìn)行氣氛保護(hù)屬于浪費(fèi)，提高了零部件的熱處理加工成本；

②可控氣氛多用爐在使用過程中，爐膛內(nèi)部的氣氛是可燃?xì)夥眨?50℃以下時(shí)，如果可燃?xì)怏w與空氣的混合比例達(dá)到一定范圍，會(huì)發(fā)生爆炸；而在750℃以上時(shí)，不論混合比例為多少，均不會(huì)發(fā)生爆炸，所以750℃是保證可控氣氛多用爐安全運(yùn)行的安全溫度。采用現(xiàn)有加熱方法進(jìn)行可控氣氛多用爐操作，當(dāng)零部件裝載量較大時(shí)，由于零部件溫度低、熱容量大，會(huì)使?fàn)t膛內(nèi)的溫度降至750℃以下，并在安全溫度以下長(zhǎng)時(shí)間停留，存在較大的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可控氣氛保護(hù)熱處理方法，解決現(xiàn)有可控氣氛熱處理加工成本高、存在較大安全隱患的問題。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種可控氣氛保護(hù)熱處理方法，包括將工件預(yù)熱至設(shè)定溫度并保溫10～30min后，送入可控氣氛保護(hù)熱處理設(shè)備進(jìn)行可控氣氛保護(hù)熱處理；所述設(shè)定溫度在560℃以下。

在560℃以下加熱時(shí)，一般鋼鐵零部件幾乎不發(fā)生氧化，表面脫碳也很微弱(脫碳程度很微弱，可忽略，同時(shí)在后續(xù)的熱處理保溫過程中，保護(hù)氣氛所提供的碳勢(shì)可以很輕易的補(bǔ)充工件表面輕微的脫碳)，所以在560℃以下加熱時(shí)，可用普通回火爐預(yù)熱代替直接用可控氣氛多用爐進(jìn)行加熱。預(yù)熱后通過料車系統(tǒng)將預(yù)熱后的工件轉(zhuǎn)送至可控氣氛多用爐中進(jìn)行熱處理。

本發(fā)明的可控氣氛保護(hù)熱處理方法，是將工件預(yù)熱至設(shè)定溫度(560℃以下)并保溫10～30min后，送入可控氣氛保護(hù)熱處理設(shè)備進(jìn)行可控氣氛保護(hù)熱處理；該方法具有如下有益效果：

①節(jié)約：通過預(yù)熱操作，在幾乎不增加加熱能耗的基礎(chǔ)上顯著縮短了零部件在可控氣氛多用爐中的升溫時(shí)間，進(jìn)而大幅減少了氣氛裂解氣體的消耗，同時(shí)也減少了可控氣氛多用爐循環(huán)冷卻系統(tǒng)的電能損耗；

②提高了貴重設(shè)備的利用率：可控氣氛多用爐的一次性投資要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通回火爐，并且其很多加工能力具有不可替代性，采用普通回火爐預(yù)熱的方法，能顯著縮短零部件在可控氣氛多用爐中的停留時(shí)間，提高可控氣氛多用爐的生產(chǎn)效率，更大程度的發(fā)揮了可控氣氛多用爐的價(jià)值；

③安全：采用本方案對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，能夠大幅縮短可控氣氛多用爐在750℃安全溫度以下的停留時(shí)間，提高生產(chǎn)的安全性。

所述設(shè)定溫度不超過540℃?？紤]到熱處理爐溫波動(dòng)因素，將最高預(yù)熱溫度調(diào)至略低于560℃的理論溫度，以避免氧化、脫碳。

優(yōu)選的，所述設(shè)定溫度為500～540℃。

預(yù)熱時(shí)間根據(jù)裝爐量大小確定，在爐子達(dá)到設(shè)定溫度后再保溫10～30min即可。

所述預(yù)熱是在空氣氣氛下進(jìn)行的。預(yù)熱過程不需要可控氣氛保護(hù)。

優(yōu)選的，所述預(yù)熱是在回火爐中進(jìn)行的。

所述可控氣氛保護(hù)熱處理設(shè)備為可控氣氛多用爐。

本發(fā)明的可控氣氛保護(hù)熱處理方法，在不超過540℃的設(shè)定溫度下采用普通回火爐對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，將預(yù)熱后的工件送至可控氣氛多用爐中進(jìn)行淬火、正火、滲碳等處理；該方法在保證零部件不氧化的前提下，有效減少了零部件在可控氣氛設(shè)備中的加熱時(shí)間，從而減少加熱升溫過程中的保護(hù)氣體消耗，同時(shí)提高了可控氣氛熱處理設(shè)備的利用率，并縮短了零部件在危險(xiǎn)溫度區(qū)間的停留時(shí)間，提高了安全性。

所述可控氣氛保護(hù)熱處理為淬火、正火、退火、滲碳或碳氮共滲處理。本發(fā)明方法應(yīng)用于可控氣氛保護(hù)熱處理領(lǐng)域，主要適用于采用可控氣氛多用爐進(jìn)行可控氣氛保護(hù)淬火、正火、氣體滲碳、氣體碳氮共滲等熱處理過程。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的可控氣氛保護(hù)熱處理方法，是先將工件送至普通回火爐(空氣氣氛)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱至設(shè)定溫度540℃并保溫10min后，送入可控氣氛保護(hù)熱處理設(shè)備進(jìn)行可控氣氛保護(hù)淬火處理。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的可控氣氛保護(hù)熱處理方法，是先將工件送至普通回火爐(空氣氣氛)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱至設(shè)定溫度520℃并保溫20min后，送入可控氣氛保護(hù)熱處理設(shè)備進(jìn)行可控氣氛保護(hù)正火處理。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的可控氣氛保護(hù)熱處理方法，是先將工件送至普通回火爐(空氣氣氛)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱至設(shè)定溫度500℃并保溫30min后，送入可控氣氛保護(hù)熱處理設(shè)備進(jìn)行可控氣氛保護(hù)氣體滲碳處理。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的可控氣氛保護(hù)熱處理方法，是先將工件送至普通回火爐(空氣氣氛)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱至設(shè)定溫度530℃并保溫15min后，送入可控氣氛保護(hù)熱處理設(shè)備進(jìn)行可控氣氛保護(hù)氣體碳氮共滲處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，實(shí)施例的可控氣氛保護(hù)熱處理方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)降低了可控氣氛保護(hù)熱處理中的保護(hù)氣體消耗；

2)提高了可控氣氛熱處理設(shè)備的使用效率；

3)縮短在危險(xiǎn)溫度區(qū)間內(nèi)的停留時(shí)間，提高可控氣氛熱處理生產(chǎn)的安全性。

通過實(shí)施例驗(yàn)證，引入本發(fā)明的可控氣氛保護(hù)熱處理方法主要有三個(gè)方面的收益：

1.消耗用品使用量減少帶來的收益：

保護(hù)氣體節(jié)約：采用本發(fā)明的預(yù)熱方法，以單爐裝載量500kg為例，可減少在可控氣氛多用爐中的升溫加熱時(shí)間1～1.5h，能大幅度減少在加熱升溫階段保護(hù)氣體的使用量以及在該過程中由于循環(huán)冷卻水電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的電能消耗(可控氣氛多用爐只要開啟，熱室風(fēng)扇便處于啟動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)爐溫超過150℃，便必須啟動(dòng)冷卻循環(huán)系統(tǒng))。

2.設(shè)備利用率提高產(chǎn)生的收益：

可控氣氛多用爐的一次性投資要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通回火爐，并且在生產(chǎn)中其很多功能不能被普通設(shè)備所替代，采用普通回火爐預(yù)熱的方法，能顯著縮短零部件在可控氣氛多用爐中的停留時(shí)間，提高可控氣氛多用爐的生產(chǎn)效率。

3.安全收益：

可控氣氛多用爐在使用過程中，爐膛內(nèi)部的氣氛是可燃?xì)夥?，?50℃以下時(shí)，如果可燃?xì)怏w與空氣的混合比例達(dá)到一定范圍，會(huì)發(fā)生爆炸，而在750℃以上時(shí)，不論混合比例為多少，均不會(huì)發(fā)生爆炸，所以750℃是可控氣氛多用爐安全運(yùn)行的安全溫度。在不預(yù)熱的情況下大批量裝載零部件時(shí)，由于零部件溫度低、熱容量大，會(huì)使?fàn)t膛內(nèi)的溫度降至750℃以下，并在安全溫度以下長(zhǎng)時(shí)間停留，存在很強(qiáng)的安全隱患。采用本方案對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，能夠大幅縮短可控氣氛多用爐在750℃安全溫度以下的停留時(shí)間，提高生產(chǎn)的安全性。