專利名稱：氬等離子弧對(duì)2鉻13表面淬火工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)黑色金屬2Cr13表面進(jìn)行熱處理的工藝技術(shù)。
現(xiàn)閥門中的密封副另件，一般都采用2Cr13不銹耐酸鋼材料制作。但用2Cr13堆焊的密封副表面很難熱處理，因2Cr13的堆焊層只有3～4mm，含碳量為0.15%～0.17%，而淬火硬度要求HRC46～54，并要求閥門在使用過(guò)程中對(duì)水、石油、氨水保持較高的耐腐蝕性。而實(shí)際生產(chǎn)中使用氧乙炔焰，鹽浴爐淬火、高頻淬火，以上方法淬火都存在硬度偏低和不穩(wěn)定的問(wèn)題(硬度在HRC43～45)，而對(duì)直徑大于200毫米的密封副，由于高頻設(shè)備的限制還沒(méi)辦法加工，上述加工方法成本也高。
國(guó)外采用高密度能量射束，激光束、電子束裝置，但設(shè)備造價(jià)昂貴，維修難。專利申請(qǐng)?zhí)?8100221.6“氮等離子弧表面淬火工藝”雖提供了一種成本低廉，可控性好，既能對(duì)加熱表面起保護(hù)作用，又能在表面氮化處理形成耐磨、耐腐蝕的氮化鐵組織，提高表面硬度，工藝簡(jiǎn)便的加工方法。但將氮等離子弧作為淬火熱源進(jìn)行熱處理，無(wú)任何保護(hù)裝置使人體受到光幅射及高頻電磁場(chǎng)的危害，特別是氮電離過(guò)程中產(chǎn)生N2O、NO2、N2O3等和臭氧污染環(huán)境，同時(shí)也影響人體健康。另外2Cr13經(jīng)離子氮化或氣體氮化后促使(FeCr)3C、(CrFe)23C6等碳化物折出，造成貧鉻區(qū)，降低耐腐蝕性能，特別是在氨氣中的腐蝕率降低，從而破壞了閥門的密封性，因此該淬火工藝還不適合于對(duì)2Cr13的熱處理。
本發(fā)明的目的在于提供一種氬等離子弧對(duì)2Cr13表面淬火工藝，成本低廉，性能穩(wěn)定，能滿足對(duì)2Cr13另件表面淬火硬度的要求，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的利用等離子噴焊設(shè)備產(chǎn)生的氬等離子弧作為2Cr13表面淬火的熱源，改善槍頭冷卻條件為雙循環(huán)，采用聯(lián)合型等離子弧，縮小轉(zhuǎn)弧電流，降低溫度，以氬等離子弧的射束對(duì)2Cr13表面進(jìn)行掃描加熱，使其迅速達(dá)到相變溫度以上，靠空冷自硬，淬硬層在1.5～2mm之間，硬度在HRC36～54之間。


圖1、本發(fā)明加工示意圖(工件為閘板)槍頭(1)、工件(2)、斜胎具(3)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)(4)、定位塊(5)。
圖2、淬火控制程序示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步描述現(xiàn)以閥門另件密封副(包括閘板和密封圈二部分)材料為2Cr13為例為了保證閘板密封面加熱均勻，在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上安裝帶斜度的淬火斜胎具，再將閘板工件放在淬火斜胎具上，并用定位塊定位，如圖1所示，槍頭到工件距離在10～16mm間調(diào)整，根據(jù)不同加工工件而選擇。加工密封圈時(shí)就不需用斜胎具，工件直接放在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上就行。
用等離子噴焊機(jī)作為淬火熱源，因氬等離子弧極為穩(wěn)定，指向性強(qiáng)，不飄動(dòng)，傳熱率是氧乙炔焰的20倍，但溫度高達(dá)14000～32000°K，弧注較為細(xì)長(zhǎng)，而淬火要求的弧焰溫度為3000℃左右，并要穩(wěn)定柔和，為解決此問(wèn)題采用聯(lián)合型等離子弧，縮小轉(zhuǎn)弧電流，以降低溫度，保持離子氣流量在0.3～0.5m3/小時(shí)，促使弧焰膨脹，加熱面變寬，如離子氣太小，則等離子弧無(wú)力且穩(wěn)定性差。
如圖2所示，為使工件表面加熱均勻，使槍頭在工件表面來(lái)回?cái)[動(dòng)，擺動(dòng)頻率0～140次/分，擺動(dòng)幅度0.5～15mm，并根據(jù)工件及具體技術(shù)要求選取適當(dāng)?shù)木€速度100～400mm/分，非弧產(chǎn)生后再引出轉(zhuǎn)弧，仍保留非弧工作，并增大電流，使離子弧在維持足夠的方向性基礎(chǔ)上，弧底增寬，加熱比較分散。同時(shí)不斷的供應(yīng)工作氣氬離子氣。
對(duì)此加工件密封副而言，轉(zhuǎn)弧電流或非弧電流過(guò)大會(huì)使弧焰溫度急劇升高，工件過(guò)熱脫碳以至熔化，而產(chǎn)生粗大的馬氏體，回火后材料沖擊韌性將會(huì)顯著下降，如非弧電流太小，弧底不夠?qū)?，弧柱?xì)小，加熱不勻，出現(xiàn)軟點(diǎn)機(jī)會(huì)增多，如轉(zhuǎn)弧電流太小，溫度不夠，硬度達(dá)不到，或者淬透層很淺。此工件非弧電流控制在90～200安，轉(zhuǎn)弧電流控制在10～50安，激磁電壓110伏，非弧電壓20伏，轉(zhuǎn)弧電壓28伏。
由于采用了聯(lián)合型等離子弧，非弧電流又很大，因此槍頭非常容易發(fā)熱，以至燒壞。改善槍頭冷卻條件為雙循環(huán)，保持水溫在35℃以下并注意鎢極的“對(duì)中”。
工件淬火后的馬氏體是一種內(nèi)壓力很高的不穩(wěn)定組織，閘板必須在8小時(shí)內(nèi)經(jīng)150°保溫一小時(shí)，空冷才能應(yīng)用，否則容易引起開裂(HRC46～54)，密封圈必須在8小時(shí)內(nèi)經(jīng)300°～450°保溫一小時(shí)，爐冷才能控制變形量(HRC36～44)。
等離子噴焊機(jī)加工空間大，可用于200mm～400mm密封副的表面淬火，對(duì)于直徑大于150mm以上的工件，可改單槍頭為雙槍頭，變手動(dòng)升降為機(jī)械自動(dòng)升降，可提高效率一倍。
不需要增加設(shè)備，充分利用原有設(shè)備使一機(jī)二用(原有的等離子噴焊設(shè)備只用于硬質(zhì)合金粉末噴焊)，此工藝克服了閘板、密封圈2Cr13焊層薄、含碳量低的弱點(diǎn)，使工件淬火硬度高，組織均勻，質(zhì)量穩(wěn)定，淬火后工件本體溫度低，甚至可用手將工件拿下，不易變形。氬氣是惰性氣體，用作保護(hù)氣體，保護(hù)2Cr13化學(xué)成份的穩(wěn)定，整個(gè)加工過(guò)程都密封在保護(hù)罩內(nèi)，用高溫離子弧同工件表面接觸得到組織的相變化，是一個(gè)物理變化過(guò)程，因此對(duì)周圍環(huán)境無(wú)污染，加工成本只是原氧乙炔焰淬火、鹽浴爐淬火、高頻淬火的1/3，而硬度可達(dá)到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求。此淬火工藝特別適宜對(duì)閥門密封面、機(jī)械密封環(huán)、模具等平面圓環(huán)狀工件的熱處理。
權(quán)利要求
1.一種氬等離子弧對(duì)2cr13表面淬火工藝，其特征在于利用等離子噴焊設(shè)備產(chǎn)生的氬等離子弧，采用聯(lián)合型等離子弧對(duì)2Cr13表面進(jìn)行掃描加熱，迅速達(dá)到相變溫度以上，空冷自硬，以改變表層硬度的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淬火工藝，其特征在于2Cr13閥門密封副的工藝參數(shù)非弧電流控制在90～200安，轉(zhuǎn)弧電流控制在10～50安，激磁電壓110伏，非弧電壓20伏，轉(zhuǎn)弧電壓28伏，擺動(dòng)頻率0～140次/分，擺動(dòng)幅度0.5～15mm，轉(zhuǎn)動(dòng)線速度100～400mm/分。
全文摘要
一種氬等離子弧對(duì)2Cr13表面淬火工藝，采用等離子噴焊設(shè)備產(chǎn)生的氬等離子弧對(duì)閥門的2Cr13密封副的密封面進(jìn)行掃描加熱，使其迅速達(dá)到相變溫度以上，空冷自硬，淬硬層在1.5-2mm之間，硬度在HRC36-54之間，具有工件本體溫度低、熱變形小、成本低廉、質(zhì)量穩(wěn)定、能自動(dòng)操作，適合于2Cr13閥門密封面、機(jī)械密封環(huán)、模具等平面圓環(huán)狀工件的表面淬火，特別適合于直徑大于200mm以上的圓環(huán)狀工件的淬火。
文檔編號(hào)C21D1/08GK1051940SQ9010221
公開日1991年6月5日 申請(qǐng)日期1990年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月12日
發(fā)明者倪平, 陳曙華 申請(qǐng)人:寧波市石油閥門廠