機械設計中的工藝與材料（24）——鍛熱淬火

面壁深功

鍛熱淬火是工件或毛壞經高溫鍛造后立即淬火的復合熱加工工藝
在機械工程中，可以借鑒的一些應用如下：
1. 鏜刀鍛后淬火：鏜床用鏜刀刀身直徑4mm，刀頭直徑6mm，總長40mm，鍛后立即淬火，及時回火，結果使切削壽命較常規處理提高30%以上。
2. 車刀鍛后淬火：某機床電器廠生產的自用M2鋼車刀，鍛后立即淬油，550℃回火，使用壽命較市售車刀提高1倍多。嘉龍公司用9341鋼制12方自用車刀，自由鍛造后油冷，使用壽命也比較高。
3. 粉碎機錘頭鍛熱淬火：65Mn鋼制355mm×98mm×33mm粉碎機錘頭鍛后余熱淬火，始鍛溫度1050℃，終鍛溫度840~860℃，終鍛后在空氣中停留23s，淬入流動的自來水，180~200℃回火，表層10mm向內硬度可達50~55HRC，使用壽命較常規熱處理提高50%以上。
4. 套筒扳手鍛熱淬火：某五金工具廠用40Cr鋼制套筒扳手，鍛熱淬火代替原鹽浴淬火，不僅節能環保，而且質量上乘。
5. 鏨子鍛熱淬火：55MnSi鋼制鏨子在2500N空氣錘和專用的模子上鍛造成形，高溫形變溫度為920~950℃，形變量為75%左右，終鍛溫度大約900℃，形變后30s內（視工件表面火色）迅速水淬油冷，220~270℃回火。形變熱處理后的鏨子硬度高、韌性好，使用壽命大大提高。
6. 螺紋環規的鍛熱淬火：將230mm×120m質量約40kg的CrMn鋼毛坯鍛打成90mm×90mm×600mm方條，再根據環規尺寸下料。將坯料加熱到1050~1150℃，適當保溫在高溫形變區內快速鐓拔成形，其形變量為35%~40%，終鍛溫度920~900℃，立即投入到40~70℃油冷卻，在油中冷40~60s，約100℃出油空冷，及時回火。環規表面硬度均≥62HRC。
7. 45鋼制鏈輪鍛熱淬火：始鍛溫度1070~1150℃，終鍛溫度為850℃，形變量為35%~75%，回火溫度200~350℃，較鹽浴火箱式爐加熱淬火，強度提高約30%，耐磨性提高26%~30%。
8. GCr15鋼制軸承鍛熱淬火：形變溫度930~970℃，形變量30%，油冷，150~180℃回火。和常規熱處理相比，提高強度近20%，接觸疲勞壽命提高23%。
9. 40Cr鋼制柴油機連桿鍛熱淬火：1150~1180℃始鍛，胎膜鍛造，形變時間13~17s，形變量約40%，緊接著在2150N曲柄壓力機上切邊、較直后立即淬火（工件此時的溫度為900~950℃），最后進行650℃回火。
10. 45Mn2鋼制鋼球鍛熱預冷淬火：使用45Mn2鋼制直徑70~100mm鋼球，始鍛溫度約1200℃，終鍛溫度控制在1000~1050℃，根據鋼球規格選擇不同的預冷時間后水淬，150~180℃回火鋼球表面硬度均≥57HRC，≥50HRC的硬化層深度均>20mm，滿足了大規格鋼球的使用要求。
11. 65 Mn鋼犁鏵輥鍛余熱淬火：1100~1200℃中頻感應加熱，從輥鍛變形開始至淬火前約20s，犁鏵不同部位的變形量為56%~83%，形變后淬熱密度為1.30~1.35g/cm3的CaCl2水溶液中，淬火后進行460~480℃×3h回火，硬度40~45HRC。與犁鏵的常規熱處理工藝相比，加熱次數由45次減少為兩次，生產效率提高約4倍，產品質量全部達到一等品要求，經濟效益十分顯著。
12. 汽車轉向節鍛熱淬火：直徑60mm的40Cr鋼制汽車轉向節，1150~1200℃加熱后始鍛，終鍛溫度900`850℃，油冷，600℃×2h回火。利用鍛造余熱淬火，不僅節約能源降低成本，而且顯著改善組織結構，提高材料力性能，尤其是沖擊韌度的提高對汽車安全性意義更為重大。