專利名稱：氬等離子弧對2鉻13表面淬火工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對黑色金屬2Cr13表面進行熱處理的工藝技術。
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程中對水、石油、氨水保持較高的耐腐蝕性。而實際生產(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)定的問題(硬度在HRC43～45)，而對直徑大于200毫米的密封副，由于高頻設備的限制還沒辦法加工，上述加工方法成本也高。
國外采用高密度能量射束，激光束、電子束裝置，但設備造價昂貴，維修難。專利申請?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，既能對加熱表面起保護作用，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，工藝簡便的加工方法。但將氮等離子弧作為淬火熱源進行熱處理，無任何保護裝置使人體受到光幅射及高頻電磁場的危害，特別是氮電離過程中產(chǎn)生N2O、NO2、N2O3等和臭氧污染環(huán)境，同時也影響人體健康。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2Cr13的熱處理。
本發(fā)明的目的在于提供一種氬等離子弧對2Cr13表面淬火工藝，成本低廉，性能穩(wěn)定，能滿足對2Cr13另件表面淬火硬度的要求，對環(huán)境無污染。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的利用等離子噴焊設備產(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，縮小轉弧電流，降低溫度，以氬等離子弧的射束對2Cr13表面進行掃描加熱，使其迅速達到相變溫度以上，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)、旋轉臺(4)、定位塊(5)。
圖2、淬火控制程序示意圖。
下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步描述現(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，在旋轉工作臺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。加工密封圈時就不需用斜胎具，工件直接放在旋轉臺上就行。
用等離子噴焊機作為淬火熱源，因氬等離子弧極為穩(wěn)定，指向性強，不飄動，傳熱率是氧乙炔焰的20倍，但溫度高達14000～32000°K，弧注較為細長，而淬火要求的弧焰溫度為3000℃左右，并要穩(wěn)定柔和，為解決此問題采用聯(lián)合型等離子弧，縮小轉弧電流，以降低溫度，保持離子氣流量在0.3～0.5m3/小時，促使弧焰膨脹，加熱面變寬，如離子氣太小，則等離子弧無力且穩(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回擺動，擺動頻率0～140次/分，擺動幅度0.5～15mm，并根據(jù)工件及具體技術要求選取適當?shù)木€速度100～400mm/分，非弧產(chǎn)生后再引出轉弧，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上，弧底增寬，加熱比較分散。同時不斷的供應工作氣氬離子氣。
對此加工件密封副而言，轉弧電流或非弧電流過大會使弧焰溫度急劇升高，工件過熱脫碳以至熔化，而產(chǎn)生粗大的馬氏體，回火后材料沖擊韌性將會顯著下降，如非弧電流太小，弧底不夠寬，弧柱細小，加熱不勻，出現(xiàn)軟點機會增多，如轉弧電流太小，溫度不夠，硬度達不到，或者淬透層很淺。此工件非弧電流控制在90～200安，轉弧電流控制在10～50安，激磁電壓110伏，非弧電壓20伏，轉弧電壓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小時內(nèi)經(jīng)150°保溫一小時，空冷才能應用，否則容易引起開裂(HRC46～54)，密封圈必須在8小時內(nèi)經(jīng)300°～450°保溫一小時，爐冷才能控制變形量(HRC36～44)。
等離子噴焊機加工空間大，可用于200mm～400mm密封副的表面淬火，對于直徑大于150mm以上的工件，可改單槍頭為雙槍頭，變手動升降為機械自動升降，可提高效率一倍。
不需要增加設備，充分利用原有設備使一機二用(原有的等離子噴焊設備只用于硬質合金粉末噴焊)，此工藝克服了閘板、密封圈2Cr13焊層薄、含碳量低的弱點，使工件淬火硬度高，組織均勻，質量穩(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，用作保護氣體，保護2Cr13化學成份的穩(wěn)定，整個加工過程都密封在保護罩內(nèi)，用高溫離子弧同工件表面接觸得到組織的相變化，是一個物理變化過程，因此對周圍環(huán)境無污染，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，而硬度可達到優(yōu)質產(chǎn)品的質量要求。此淬火工藝特別適宜對閥門密封面、機械密封環(huán)、模具等平面圓環(huán)狀工件的熱處理。
權利要求
1.一種氬等離子弧對2cr13表面淬火工藝，其特征在于利用等離子噴焊設備產(chǎn)生的氬等離子弧，采用聯(lián)合型等離子弧對2Cr13表面進行掃描加熱，迅速達到相變溫度以上，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，轉弧電流控制在10～50安，激磁電壓110伏，非弧電壓20伏，轉弧電壓28伏，擺動頻率0～140次/分，擺動幅度0.5～15mm，轉動線速度100～400mm/分。
全文摘要
一種氬等離子弧對2Cr13表面淬火工藝，采用等離子噴焊設備產(chǎn)生的氬等離子弧對閥門的2Cr13密封副的密封面進行掃描加熱，使其迅速達到相變溫度以上，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、質量穩(wěn)定、能自動操作，適合于2Cr13閥門密封面、機械密封環(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C21D1/08GK1051940SQ9010221
公開日1991年6月5日 申請日期1990年4月12日 優(yōu)先權日1990年4月12日
發(fā)明者倪平, 陳曙華 申請人:寧波市石油閥門廠