新手开始热处理实验－加深冷处理

damasteelfan

上周三定的管式热处理炉总算到货了，60x1000炉腔，最高1300C，单段式温控。

北京夏天热的要命，原想可以在夏季把炉子放到室外，没料到重的要命，两人都无法挪动，只好放进室内。场地周五才安装了空调，晚上终于可以开始热处理实验。

周五晚上8时，接线，设定参数完成，热处理温度设定到1060C，准备20C作为1080C的冲温余量，另外10C作为低限1050C的过赢余量，防止热电偶标定误差。

测试的钢材有瑞典Damasteel大马钢、RWL34单体钢，参照钢材Cr12MoV

第一次实验
纸上谈兵，把热处理想的太简单了，钢材表面氧化严重

产品介绍空炉升温不超过30分钟，就从冷炉开始吧，估计加料也不足1kg，升温慢点对高合金钢也没什么坏处。 这是第一判断。
炉子两端三层用高铝纤维板堵严，想象炉子内热外冷，冷空气应该进不去，内部氧化、脱碳未必严重，这是第二判断。
等炉子的时间太久了，手里需要热处理的共有：340mm长厨刀一把，折刀一把，小椭圆项坠一个（练习线切割的产物），干脆一起来，这是第三判断。装炉时顺手又把一片3mm料头加了进去，既然过三了，再加一片可谓“不差那一哆嗦”。

手头放上石棉手套、夹钳、油槽（用的费机油，室温），冷却用钢夹板（12mm厚）练习了几次操作动作，很顺畅。
把四块待处理的大马钢“裸体”整齐地立着放进炉膛，盖好上盖，加电，热处理开始。

开始半小时，升温很快，炉温了大约680C，此时没有警惕； 1小时，炉温仅达到950C，仍然没有警惕； 80分钟后炉温达到1020C，发现已经开始断续加热，说明温控器具有防止冲温功能，同时也意味着1000C以上的加热时间可能为30-40分钟，此时已经意识到可能会出现严重的氧化、脱碳现象了；1050C后，断续加热间隔越来越长，升温几乎接近停止，毫无疑问，冲温是不可能了，但加热时间近乎100分钟，只能寄希望于炉体密封性能了。

开炉的时间到了，bbk兄帮忙一起打开上炉膛，不管三七二十一，顺序厨刀、片钢放入夹板冷却，折刀放进油槽冷却，小椭圆放到钢板上自然冷却。耳边只听到兹兹差差的氧化皮脱落声，赶紧盖上炉盖，免去烘烤之苦，静下心等冷却后结果。看看正在脱落的、厚厚的氧化皮，只盼上帝保佑脱碳层薄点了。

钢材冷却后发现：
1. 总体油冷最快，夹板冷却初期快于自然冷却，后期慢于自然冷却。
2. 所有钢材表面氧化层厚度约0.1-0.15mm
3. 厨刀（已开刃，留约0.3mm余量）刃口部分有弯曲（夹板夹不住）；折刀无变形；钢板无变形；椭圆项坠无变形
4. 硬度：折刀最高；厨刀次之（2.8mm厚），钢片再次之，项坠最软（可惜bbk兄的硬度计搬家后未调整，很不稳定，测试用白钢、锉刀进行）
最后用真空恒温炉180C退火。
第二次实验
加不锈钢箔解决氧化问题，热炉加热加快升温过程
这次准备测试的钢材有两片，已经用线切割加工出刀形。一片瑞典大马钢，一片是参照的Cr12MoV。
为了解决表面氧化、脱碳，将刀片用不锈钢箔折成长口袋，折线为双摺，和刀片一起装入的还有约1/4A4纸大小的纸片。
先把大马钢放入热炉（已冷却到980C，盖好炉膛后等待2分钟炉温稳定后开始加热），这次升温过程很快，约20分钟到达1060C，保温10分钟。
热处理采用夹板冷却，结果： 表面没有可脱落氧化层，仍然可以看到钢材本色，用白钢刀刮去棱角很细一条线后开始打滑，锉刀则完全打滑。无变形
第2片不锈钢箔内的D2直接放入炉内，温度稳定后升温，保持在1030C，仍然采用夹板冷却。硬度和大马钢类似，无可脱落氧化层，无变形。
结论：
1. 不锈钢箔具有相当理想的防表面氧化功能。
2. 热炉热处理加热时间和钢材厚度较匹配
3. 剪开不锈钢箔时发现，预留的1－2厘米余量很难剪开，也比较难取出刀片。
4. 0.03mm厚不锈钢箔仍然有点厚，折边比较困难，手上有了3处牺牲，最严重的失血1CC，好在本人恢复能力超强，轻伤不下火线。

第3次实验
照搬第二次实验，工况变了，结果变了，钢材竟然没淬上火
第3次实验准备试试较大、厚的一片大马钢，流程和第2次大马钢淬火相同。仅改善了不锈钢“包”，留了5厘米长余量。

完全相同的流程，这次处理的钢材出了问题，白钢刀、锉刀一上，明显很软。试试弹性，竟然轻易扳弯了。

开始回想原因，这次的夹板非常烫手，根本无法接触，难道是钢板大＋夹板已经很热的缘故？ 或者是这块“料头”材质有问题？

简单地连不锈钢箔也不包，再次加热，保温到淬火温度，不用夹板了，直接扔油里，作个简单判断。

结果是淬火硬度没有问题，表面出现了微薄的氧化层。
原来夹板冷却需要考虑两个因素：夹板温度应该恒定；大工件需要更大的夹板以便保证散热速度。

还有个发现，如果不锈钢“包”里放进块木片，加热后不锈钢包膨胀，里面的工件就很容易取出，如果仅放片纸，不锈钢包会紧贴工件，取出工件比较困难。

第四次实验
不锈钢箔不影响油淬
由于以前几次热处理的瑞典大马钢有料头，也有正规出厂产品，考虑实验的准确性，也想鉴定热电偶的计量准确性，决定采用正规RWL34单体钢作实验基体，确认电炉温度准确性。
睡了一觉，脑袋清晰了些，感到以前的几次测试有漏洞，太急于求成了，电炉的稳定性、计量准确度都需要验证，因此测试工件必须是可靠的。为此，设计从单体钢RWL34上锯几片小料（便宜不心疼），好验证电炉温度准确性。（RWL34低于1050C蘸火就软，很准确）

这次测试由两片RWL34组成，温度均为1050C，包不锈钢箔，第一片直接带不锈钢箔油淬，第二片去掉不锈钢箔油淬，测试目的： 1. 是否电炉温度准确。2.降温速度对硬度的感性认识（没有硬度计啊）

作测试前先空炉升温到1050C，由于电炉保温效果很好，头天还留下360C的余温，不到25分钟，达到炉温。
两次测试的钢材用白钢刀测试都达到很高硬度，相对划擦了若干点，发现硬度没有差别。

此次热处理实验证实：
1. 电炉温度没有问题，热电偶精度、位置可以接受。
2. 放入淬火液的时间不算严酷（从炉中取出两片钢材有约4-5秒的时间差，剪开不锈钢箔，工件落到冷钢板上，再放入淬火液有大约10-12秒时间）

定性级测试到目前基本结束，以后需要定量测试，要求硬度计作为最基本定量设备，现在只能等待标定硬度计后再进行。

厨刀留的热处理余量太小（0.3mm），氧化层加刀锋弯曲（夹板压不到）超过加工余量，只能将宽度减少了约4mm，才去掉了氧化层（发现严重脱碳层厚度约0.1mm，脱碳导致的硬度差异厚度较小）

冷炉加热必须避免，我现在感觉就像是故事里讲的头次做饭不懂要先生火的厨师，闹了大笑话。
DIYer作热处理，必须先空炉升温，这样虽然成本会高些（DIY基本不连续生产），但有几个明显的好处： 1. 很容易自然作到两段加热；2.加热时间可短些；3. 加热参数控制的更准确；4.减少氧化、脱碳机会。

[ 本帖最后由 damasteelfan 于 2006-7-20 10:25 编辑 ]

leedss2818

沙发！支持！建议此贴加精，我等非专业人士很难接触到这些具体的热处理的过程啊～

[ 本帖最后由 leedss2818 于 2006-7-11 12:05 编辑 ]

蓝骑士

加油啊！！同意楼上的。

[ 本帖最后由 蓝骑士 于 2006-7-11 12:44 编辑 ]

宽阔的灰

感谢damasteelfan 兄的探索精神,这个一定要支持的!!!!!!!

liushupu

这样的好贴，要加精啊，佩服楼主的探索精神，支持。

730626

我打算用土,碳,硼砂混合加水在刀上挂一层浆,然后加热,直接下油,估计脱碳会小,等炉子到位了,热加工办公室做计划很久了,现在还没买回来.
关于夹板冷却,我很担心刃部因无法与钢板接触导致冷却速度不够啊

内蒙张伟

DAMASTEELFAN兄,淬火有没有试过用变压器油冷却?理论上这东西有很好的流动性(冷却工件取出后带出的油少),闪点也高,冷却能力好(冷却速度应该很快),我曾经用这东西淬火,感觉效果要好于废机油.我的变压器油是找修医疗器械的朋友买的(属于废油,新油用于X光机的球管冷却,一般可以用10年以上)

[ 本帖最后由 内蒙张伟 于 2006-7-11 15:17 编辑 ]

730626

原帖由 内蒙张伟 于 2006-7-11 15:15 发表
DAMASTEELFAN兄,淬火有没有试过用变压器油冷却?理论上这东西有很好的流动性(冷却工件取出后带出的油少),闪点也高,冷却能力好(冷却速度应该很快),我曾经用这东西淬火,感觉效果要好于废机油.我的变压器油是找修医疗 ...

我打算用液压油

刀残

加油

xxg

好帖!顶!

特瓦夫

几天没见动静，原来是去试验了。
我对你的实验结论第2条有疑问，暴露时间长了，忍部薄散热快。淬火厚刀背有可能比刀硬。所以加具的打开要快。

swordfish

完全没有必要检验热电偶的检测精度
那精度也是你检验不出来的
需要考虑的最主要的问题就是你的检测点是否会受到一些其他因素的影响从而使检测温度与工件温度存在差异
对于升温时间和超调量  可以通过调节P、I、 D 参数来控制
最简单的方法就是调节仪表让其 自整定
如果对控制效果不满意可以对参数稍做手动调整

还想请教下  您说的夹板冷却什么意思??  可以详细讲下过程吗

大头鱼

你可以改成保护气氛，用不锈钢细棒做一个喷嘴，用酒精燃烧，我们的热处理炉就是这样的，淬火油有专用的，你要是方便来吉林公主岭我给你要点。

刀狼911

需要的话我送点淬火油给你!
:):)

damasteelfan

swordfish刀友，

关于热电偶检定，我使用的语言看来有问题，说外行话了。 实际上我是想就那只热电偶及其位置确定加热温度正确。严格说，所作测试仅肯定了检测温度至少不高于实际温度，低多少？仍然不能确定，需要更进一步的测试。

关于夹板淬火，是临时用两片上过磨床的钢板（大约12mmx60mmx500mm，图便宜和方便获得），将欲淬火钢材放到中间，靠上面的钢板自重压迫淬火钢材，同时利用传导降温淬火，主要目的是防止板材变形。以后准备作工装，目标是提高及稳定降温速度。
我想，这种方法我说得应该不是行话。热处理行业如何称呼这种方法，我很想知道，这样交流能够更方便、准确。

特瓦夫兄，

你说得夹具打开要快，是否指打开炉子时，较薄的刃部会较快降温，这样当淬火时可能因为温度不足而淬不硬？
在折刀上确实有这种现象苗头，它是第三个处理的，感觉刃部比刀轴部软一些。折刀是直接油淬的，厨刀则考虑到夹板孔隙，刃部使用了压缩空气冷却，没有软硬差别。
我觉得，淬火加热如果尽量单个进行，打开炉温造成的散热应该会减少，加上动作敏捷，可以减少这种现象。
如果你的意见是指其他，还请纠正我的看法。

damasteelfan

大头鱼刀友， 刀狼兄，谢谢你们的善意！

我作实验时，确实感到不准确因素有不少，想不到的更多。 北京应该有卖淬火油的，我会买些淬火油，尽量把条件弄得单纯些。

你们的好意我心领了。都是好兄弟。

swordfish

给你点建议吧  炉内材料升温 主要是辐射加热和对流加热  
尽量使热电偶的安装方式和材料的放置方向相同

还有 淬火可以用煤油  很多工厂都是用煤油的
油槽准备个盖子 件放进去以后盖上盖子火就熄灭了

zabc

請問油淬完畢，刀体溫度是多少？

lwmygzs

非常感谢楼主！我明天就用这种方法试试！！

烏鴉

楼主些贴让我们少走了很多弯路.