在保持等硬度的條件下,回火溫度與回火時(shí)間呈下列關(guān)系:
P=T(K+lgt)
式中 P-回火參數(shù);
T-回火溫度,K;
t-回火時(shí)間,s;
K-常數(shù),僅與鋼中含碳量有關(guān),并呈線性關(guān)系,如圖3-4所示。
在回火參數(shù)相同時(shí),應(yīng)用如圖3-5所示的回火參數(shù)諾模圖,能夠迅速地求出在等硬度條件下的另外的回火溫度和回火時(shí)間。
例如,某中碳合金鋼工件(由圖3-4可知K=20),在550℃回火10h。應(yīng)用圖3-5可求出在等硬度條件下另外的回火溫度與回火時(shí)間的組合。方法是:在圖3-5上用直線連接A(550℃)與B(10h)點(diǎn),直線AB與P(回火參數(shù))軸相交于C點(diǎn);C點(diǎn)即為550℃×10h的回火參數(shù)數(shù)值(17.3×103)。通過C點(diǎn)作一條直線,分別與溫度軸和時(shí)間軸相交于E和F點(diǎn);應(yīng)用E點(diǎn)和F點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的回火溫度600℃和時(shí)間0. 6h進(jìn)行回火,可得到與550℃×10h相同的回火效果.這就是快速回火。
回火轉(zhuǎn)變較復(fù)雜的鋼種(如高速鋼)快速回火尚未獲得良好解決。
通電加熱回火是對(duì)淬火鋼棒、線材等通電(工頻電流)加熱回火的熱處理工藝。通電加熱回火后可獲得極為細(xì)小的碳化物顆粒、細(xì)密的α相亞(嵌鑲)組織及較大的第二類內(nèi)應(yīng)力(點(diǎn)陣畸變),因而使鋼材在保持(或略有降低)塑性的條件下,提高鋼的強(qiáng)度,并能減小回火脆性傾向性。
通電加熱回火時(shí),加熱速度很快(達(dá)1000℃/s以上),而后噴水冷卻(1500~2000℃/s)。這一工藝的主要特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、易于安排在自動(dòng)化生產(chǎn)線中。適用于棒材、線材或調(diào)質(zhì)件毛坯的回火處理。
截面較大、厚薄懸殊,或帶有孔眼、棱角等的工件,當(dāng)材料的含碳量較高[w(C)>0.4%],淬火時(shí)一直冷卻到室溫就有產(chǎn)生淬火裂紋的可能。因此,在淬火時(shí)常冷卻到100~150℃以上的溫度并立即從淬火介質(zhì)中取出,迅速裝入回火爐進(jìn)行回火;這種回火工藝稱為帶溫回火;是與淺冷淬火相銜接的回火工藝。
鍛模、大鍛件淬火后幾乎全部采用帶溫回火。例如,5CrNiMo鋼制造的中型鍛模奧氏體化后,先在空氣中預(yù)冷至750~780℃,再淬入油中(油溫不得高于70℃);為了避免淬裂,必須進(jìn)行淺冷淬火一一鍛模淬冷至150~200℃出油并立即送入回火爐回火。控制淺冷淬火的方法有二:一是控制鍛模在油中的停留時(shí)間(通常為30~90min),中型鍛模采用45~50min;另一種方法是觀察鍛模從油中提出時(shí)的表面狀況,如表面僅冒油煙而不燃燒(約相當(dāng)于170℃),則可確定在油中的停留時(shí)間是合適的。淺冷淬火后鍛模中仍有很大的內(nèi)應(yīng)力,如將其直接裝進(jìn)加熱到回火溫度的爐中回火,可能引起開裂,所以要先將鍛模裝進(jìn)350~400℃爐中保溫適當(dāng)時(shí)間。在保溫過程中使模具內(nèi)、外均溫后,再升溫至最終回火溫度(500~580℃,視模具要求而定)進(jìn)行回火。
高速鋼或其他工具鋼制工模具,在最終熱處理及使用一個(gè)階段后,重又進(jìn)行回火的工藝叫做修復(fù)回火。修復(fù)回火可顯著地提高工模具的使用壽命;其主要工藝參數(shù)為:修復(fù)回火工模具的服役時(shí)間、回火溫度和保溫時(shí)間。