锻件余热利用简述

余热正火(退火)

⑴适当控制锻件进炉前的温度。当零件温度较高时需要对锻件进行吹风冷却，使零件温度降低到所需要的正火温度，同时热处理炉功率需要有一定的富余，开始生产前和少量锻件温度低时进行加热。

⑵确定合理保温时间。保温时间过长会会导致晶粒粗大，保温时间过短会导致组织转变不充分。可根据锻件材料、形状和尺寸通过试验确定。

余热等温正火

⑴锻造后锻件温度控制。锻件成形后的温度必须在Ar3(对亚共析钢)以上，锻后零件温度稳定时可采用直接急冷的方式;锻后零件温度波动较大或锻件截面变化大时，必须增加均温过程，急冷前使零件温度均匀一致，否则会造成急冷后锻件或不同截面温度相差大，产生异常组织(贝氏体或马氏体)。

⑵急冷冷却速度控制。急冷工序中要求锻件快速冷却，同时冷却后同一锻件和同批锻件温度均匀一致(或相近)。同时需要对急冷速度加以控制，过快的急冷速度会在锻件组织中产生魏氏组织。一般急冷速度控制在30～42℃/min。

⑶急冷后温度控制。急冷后必须保证锻件温度在珠光体转变区，不能低于贝氏体转变开始温度(Bs)，否则组织中会出现贝氏体(或粒状贝氏体)组织;如急冷后温度过高会导致先共析铁素体量增多，组织转变后珠光体片层间距大，造成零件硬度低。锻件急冷后温度一般控制在材料Bs温度以上在80～100℃。

⑷等温温度的选择。等温温度的高低直接影响到等温正火后锻件的硬度，等温温度高则硬度低，等温温度低则硬度高。等温温度一般为锻件材料Bs温度以上50～80℃，具体温度需根据锻件的材料、形状经试验进行确定。

⑸等温保温时间的确定。珠光体转变发生在等温过程中，因此必须有足够的保温时间，如等温时间过短会造成过冷奥氏体没有全部转变为珠光体，在随后的冷却过程中转变为贝氏体或马氏体，造成等温处理后组织不合格和硬度高。等温时间可根据材料的等温转变曲线进行初步确定，并根据试验情况进行调整。

应用实例

轿车变速箱齿轮部分余热等温正火

轿车变速箱齿轮材料为20MnCr5JV和27MnCr5JV，锻件要求进行等温正火处理。等温正火后组织为铁素体+珠光体，不得有粒状贝氏体，晶粒度为6～9级。为了降低能源消耗，同时满足对晶粒度的要求，利用部分锻造余热进行等温正火处理。

经过试验，确定部分余热等温正火工艺为，锻件成形后通过传送带送至加热炉，在此过程中锻件温度降低至550～600℃，锻件在加热炉中重新加热至900～920℃，保温后进入速冷室进行速冷;速冷后锻件温度不低于600℃，然后进入等温炉进行等温，锻件等温温度为580～600℃，等温时间1h，然后出炉空冷。

采用该工艺热处理后锻件的金相组织为铁素体+珠光体，未出现粒状贝氏体组织。硬度适当，切削性能良好，后续热处理前后齿轮的变形符合技术要求。部分锻造余热等温正火与常规等温正火相比，省掉了部分高温加热过程，节电约150kWh/t。

微型车曲轴利用余热淬火

某微型车曲轴锻件材料为40CrH(GB/T5216-2004)，该锻件热处理技术要求，锻件经过调质处理后，金相组织在1～4级之间，硬度为241～285HBW。普通调质工艺为锻件成形后空冷至室温，然后加热至850℃，保温一定时间后在浓度为10%的PAG淬火剂中淬火，然后进行回火，在连续式调质线进行调质处理。

锻造余热淬火工艺为锻件成形后在淬火油中淬火，淬火后的锻件在连续式回火炉中集中进行回火。经检验，采用锻造余热淬火工艺生产，各种性能指标满足客户要求。采用余热淬火工艺生产，省去了普通调质的淬火加热工序，可节约淬火加热用电259kWh/t，同时简化了工艺，缩短了生产周期。

微型车曲轴利用余热退火

某微型车曲轴锻件材料为40CrH，热处理要求为正火，硬度要求为163～269HBW。曲轴锻件最终热处理为调质处理，正火的目的是降低锻件硬度，以便于后续的粗加工，同时均匀组织，为随后的调质处理做好组织准备。

原工艺为加热至860℃进行正火;锻造余热退火是锻后将曲轴装入保温箱内，保温一段时间后取出。经检验采用锻造余热退火可得到珠光体+铁素体组织，组织中无贝氏体等非正常组织;同时组织中无严重的魏氏组织。硬度与正火相近，对曲轴的粗加工无影响。

受不同部位变形程度不一致的影响，变形量较小部位晶粒较粗，经过余热退火处理的曲轴晶粒度较正火处理的粗，这将有利于随后的切削加工。同时，由于采用锻造余热退火处理得到的是珠光体+铁素体的平衡组织，不具有遗传性，经调质处理后晶粒可以重新细化。

采用锻造余热退火处理的曲轴经客户进行粗加工和调质处理，其切削性能、调质处理后的金相组织和机械性能与原来采用正火工艺时相同，装机后无不良反映。曲轴锻造余热退火工艺全部利用锻造余热，不需对锻件进行二次加热，与原来采用的正火工艺相比可节约大量电能，同时减少了热处理炉开动时间，降低了人工费用和设备维修费用。

结束语

生产实践证明，利用锻造余热进行热处理是可行的，通过合理控制锻造后冷却参数，锻件组织和性能达到或超过普通热处理水平。同时，利用锻造余热热处理时晶粒粗大的特点，可改善锻件的切削加工性能。利用锻造余热进行热处理，节约了热处理加热过程所消耗的大量能源，降低了生产成本，经济效益显著，有广泛的应用前景。

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