改善金相组织和工艺措施

纳荣金

【摘要】本文主要是在某企业生产ZG25MnCrNiMo材质铸钢件进行探讨，因为在铸钢件生产的过程中金相组织粗大，超出我国标准的规定和不合格情况的发生。因此，本文对改善铸钢件金相组织的施工工艺进行探讨。

【关键词】铸钢件；金相组织；工艺；粗化；生产效益

【分类号】：TG156.3

淬火（quenching）是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体1化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。

一、金相组织粗化的现状与原因分析

经过研究讨论、汇总问题出现之前该零件的金相组织检查结果，计算得出金相组织一次合格率平均值为86.3%。双方人员从理论的角度出发分析了金相组织粗化的影响因素，决定先从加热速度、加热温度、加热时间三个方面进行分析，通过收集原始记录、深入生产现场与生产工人交流淬火过程的具体情况。企业在生产ZG25MnCrNiMo材质铸钢件，600KW中温电阻炉淬火升温时间大多在7.5-8.5小时之间，淬火保温时间5小时，加热温度一直采用890910℃。

通过集中讨论，汇总多方意见，认为主要影响因素是：加热速度过慢、淬火升温时间较长。加热温度一直在变动，可先排除；过慢的加热速度与较长的升温时间造成加热时形成的初始奥氏体晶核较大，加之在后续的保温过程中继续长大，使最终完全奥氏体化后的晶粒粗大；导致零件淬火后的马氏体晶粒粗大，回火后金相组织检查不合格。

淬火时加热速度对奥氏体晶粒大小的影响是“双向”的。这取决于随后的保温时间的长短。较快的加热速度会形成较细的奥氏体初始晶粒，而且通常是加热速度越快，奥氏体初始晶粒越细。但是，奥氏体初始晶粒越细.在随后的保温过程中，其长大的倾向就越大，而更容易形成粗晶。所以，可以采用较快的加热速度、较短保温时间，得到较细的奥氏体晶粒，以改善铸件金相组织粗化的问题。

二、金相组织粗化改善的工艺措施

1.工艺设备及操作方法调整。

（1）缩短ZG25MnCrNiMo材质铸钢零件的淬火加热时间，通过更改600KW中温电阻炉淬火加热时自动控温仪表的淬火升温时间参数设置来实现。ZG25MnCrNiMo材质铸钢件的过程中开始，由之前的7.5小时升温到890-910℃调整为6小时升温到890-91090。经统计ZG25MnCrNiMo材质铸钢件期间该铸件的金相组织结果，反映出金相组织粗化的炉次有所减少。

（2）在ZG25MnCrNiMo材质铸钢件的过程期间，再次缩短该铸件的淬火加热时间为：5小时升温到890-91090，并缩短淬火保温时间到4小时。同时采取了辅助措施：在零件预正火时增加一台冷却风机来提高预正火冷却效果，得到更细化的正火组织，为淬火做好组织准备；淬火前提前开启淬火冷却水循环降温系统，降低铸件淬火人水水温到25℃以下，以此改善淬火冷却条件。

2.工艺措施设计。

（1）缩短淬火升温时间工艺措施的实施情况，如表1。

表1

（2）统计600KW中温电阻炉淬火升温时间在活动各阶段的分布范围。

从实施情况和统计结果可知，通过优化悴火加热时间，使实际淬火升温时间由7.5小时～8.5小时降低到5.5小时一6.5小时，铸件的淬火升温速度大幅提升。（3）通过缩短淬火升温时间工艺措施的实施，从2012年9月2日到12月8日，共热处理620炉，金相组织一次合格率得到较大提升。

活动前金相组织的热处理炉次和合格率为633炉、86.3%、89.57%。

活动第一阶段的热处理炉次和合格率为452炉、91.15%、90.49%。

活动的第二阶段热处理炉次和合格率为160炉、93.75%、91.25%。

三、改善金相组织粗化现象，提高生产效益

采用缩短淬火加热时间的方式，降低了淬火加热时奥氏体晶粒粗化倾向，铸件的金相组织一次合格率较大提高，淬火加热时间缩短至两三个小时，降低了产品热处理电能消耗，提高了生产效率和金相组织一次合格率。返工返修产品的减少，热处理成本的降低，带来的是产品利润的增加。经测算经济效益算法如下：

金相组织一次合格率提高的经济效益总费用37090元：

活动第一阶段降低的返工返修费用（按5个不合格炉次组成一个热处理批次估算）：

（91.15%-86.3%）×452炉÷5炉/批×5480元/批=24026元

活动第二阶段降低的返工返修费用：

（93.75%-86..3%）×160炉÷5炉/批×5480元/批13064元

12.9～1.31（93.95%-86.3%）×215炉÷5炉/批X5480元/批=18026元

淬火加热时间缩短的效益（与8月份能源费用比较）总费用50016元：

根据9、10月份600KW中温电阻炉总的电耗估算活动第一阶段的能源费用约：

[95835元÷37批-（123024元+124908元）÷111批]x111批=39516元

根据11月600KW中温电阻炉的电耗佑算活动第二阶段节约能源费用约：

（95835÷37批-9825元÷4批）x42批=10500元

对淬火加热时间加以控制能显著改善金相组织的粗大现象，不仅使铸件热处理质量得以保证，而且实现了较大经济效益.这种方法也可以应用于其他铸钢件的调质金相组织。

参考文献：

[1]王明礼，孙小东，陈翠丽，王丽霞，孙运玲. 大型铸钢件中频淬火工艺试验[J]. 轴承，2010，09：35-36+47.

[2]彭其凤，罗守清，孙宗玉. 节能的热加工新工艺——钢液态模锻余热淬火[J]. 热加工工艺，1984，03：46-51.endprint

【摘要】本文主要是在某企业生产ZG25MnCrNiMo材质铸钢件进行探讨，因为在铸钢件生产的过程中金相组织粗大，超出我国标准的规定和不合格情况的发生。因此，本文对改善铸钢件金相组织的施工工艺进行探讨。

【关键词】铸钢件；金相组织；工艺；粗化；生产效益

【分类号】：TG156.3

淬火（quenching）是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体1化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。

一、金相组织粗化的现状与原因分析

经过研究讨论、汇总问题出现之前该零件的金相组织检查结果，计算得出金相组织一次合格率平均值为86.3%。双方人员从理论的角度出发分析了金相组织粗化的影响因素，决定先从加热速度、加热温度、加热时间三个方面进行分析，通过收集原始记录、深入生产现场与生产工人交流淬火过程的具体情况。企业在生产ZG25MnCrNiMo材质铸钢件，600KW中温电阻炉淬火升温时间大多在7.5-8.5小时之间，淬火保温时间5小时，加热温度一直采用890910℃。

通过集中讨论，汇总多方意见，认为主要影响因素是：加热速度过慢、淬火升温时间较长。加热温度一直在变动，可先排除；过慢的加热速度与较长的升温时间造成加热时形成的初始奥氏体晶核较大，加之在后续的保温过程中继续长大，使最终完全奥氏体化后的晶粒粗大；导致零件淬火后的马氏体晶粒粗大，回火后金相组织检查不合格。

淬火时加热速度对奥氏体晶粒大小的影响是“双向”的。这取决于随后的保温时间的长短。较快的加热速度会形成较细的奥氏体初始晶粒，而且通常是加热速度越快，奥氏体初始晶粒越细。但是，奥氏体初始晶粒越细.在随后的保温过程中，其长大的倾向就越大，而更容易形成粗晶。所以，可以采用较快的加热速度、较短保温时间，得到较细的奥氏体晶粒，以改善铸件金相组织粗化的问题。

二、金相组织粗化改善的工艺措施

1.工艺设备及操作方法调整。

（1）缩短ZG25MnCrNiMo材质铸钢零件的淬火加热时间，通过更改600KW中温电阻炉淬火加热时自动控温仪表的淬火升温时间参数设置来实现。ZG25MnCrNiMo材质铸钢件的过程中开始，由之前的7.5小时升温到890-910℃调整为6小时升温到890-91090。经统计ZG25MnCrNiMo材质铸钢件期间该铸件的金相组织结果，反映出金相组织粗化的炉次有所减少。

（2）在ZG25MnCrNiMo材质铸钢件的过程期间，再次缩短该铸件的淬火加热时间为：5小时升温到890-91090，并缩短淬火保温时间到4小时。同时采取了辅助措施：在零件预正火时增加一台冷却风机来提高预正火冷却效果，得到更细化的正火组织，为淬火做好组织准备；淬火前提前开启淬火冷却水循环降温系统，降低铸件淬火人水水温到25℃以下，以此改善淬火冷却条件。

2.工艺措施设计。

（1）缩短淬火升温时间工艺措施的实施情况，如表1。

表1

（2）统计600KW中温电阻炉淬火升温时间在活动各阶段的分布范围。

从实施情况和统计结果可知，通过优化悴火加热时间，使实际淬火升温时间由7.5小时～8.5小时降低到5.5小时一6.5小时，铸件的淬火升温速度大幅提升。（3）通过缩短淬火升温时间工艺措施的实施，从2012年9月2日到12月8日，共热处理620炉，金相组织一次合格率得到较大提升。

活动前金相组织的热处理炉次和合格率为633炉、86.3%、89.57%。

活动第一阶段的热处理炉次和合格率为452炉、91.15%、90.49%。

活动的第二阶段热处理炉次和合格率为160炉、93.75%、91.25%。

三、改善金相组织粗化现象，提高生产效益

采用缩短淬火加热时间的方式，降低了淬火加热时奥氏体晶粒粗化倾向，铸件的金相组织一次合格率较大提高，淬火加热时间缩短至两三个小时，降低了产品热处理电能消耗，提高了生产效率和金相组织一次合格率。返工返修产品的减少，热处理成本的降低，带来的是产品利润的增加。经测算经济效益算法如下：

金相组织一次合格率提高的经济效益总费用37090元：

活动第一阶段降低的返工返修费用（按5个不合格炉次组成一个热处理批次估算）：

（91.15%-86.3%）×452炉÷5炉/批×5480元/批=24026元

活动第二阶段降低的返工返修费用：

（93.75%-86..3%）×160炉÷5炉/批×5480元/批13064元

12.9～1.31（93.95%-86.3%）×215炉÷5炉/批X5480元/批=18026元

淬火加热时间缩短的效益（与8月份能源费用比较）总费用50016元：

根据9、10月份600KW中温电阻炉总的电耗估算活动第一阶段的能源费用约：

[95835元÷37批-（123024元+124908元）÷111批]x111批=39516元

根据11月600KW中温电阻炉的电耗佑算活动第二阶段节约能源费用约：

（95835÷37批-9825元÷4批）x42批=10500元

对淬火加热时间加以控制能显著改善金相组织的粗大现象，不仅使铸件热处理质量得以保证，而且实现了较大经济效益.这种方法也可以应用于其他铸钢件的调质金相组织。

参考文献：

[1]王明礼，孙小东，陈翠丽，王丽霞，孙运玲. 大型铸钢件中频淬火工艺试验[J]. 轴承，2010，09：35-36+47.

[2]彭其凤，罗守清，孙宗玉. 节能的热加工新工艺——钢液态模锻余热淬火[J]. 热加工工艺，1984，03：46-51.endprint

【摘要】本文主要是在某企业生产ZG25MnCrNiMo材质铸钢件进行探讨，因为在铸钢件生产的过程中金相组织粗大，超出我国标准的规定和不合格情况的发生。因此，本文对改善铸钢件金相组织的施工工艺进行探讨。

【关键词】铸钢件；金相组织；工艺；粗化；生产效益

【分类号】：TG156.3

淬火（quenching）是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体1化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。

一、金相组织粗化的现状与原因分析

经过研究讨论、汇总问题出现之前该零件的金相组织检查结果，计算得出金相组织一次合格率平均值为86.3%。双方人员从理论的角度出发分析了金相组织粗化的影响因素，决定先从加热速度、加热温度、加热时间三个方面进行分析，通过收集原始记录、深入生产现场与生产工人交流淬火过程的具体情况。企业在生产ZG25MnCrNiMo材质铸钢件，600KW中温电阻炉淬火升温时间大多在7.5-8.5小时之间，淬火保温时间5小时，加热温度一直采用890910℃。

通过集中讨论，汇总多方意见，认为主要影响因素是：加热速度过慢、淬火升温时间较长。加热温度一直在变动，可先排除；过慢的加热速度与较长的升温时间造成加热时形成的初始奥氏体晶核较大，加之在后续的保温过程中继续长大，使最终完全奥氏体化后的晶粒粗大；导致零件淬火后的马氏体晶粒粗大，回火后金相组织检查不合格。

淬火时加热速度对奥氏体晶粒大小的影响是“双向”的。这取决于随后的保温时间的长短。较快的加热速度会形成较细的奥氏体初始晶粒，而且通常是加热速度越快，奥氏体初始晶粒越细。但是，奥氏体初始晶粒越细.在随后的保温过程中，其长大的倾向就越大，而更容易形成粗晶。所以，可以采用较快的加热速度、较短保温时间，得到较细的奥氏体晶粒，以改善铸件金相组织粗化的问题。

二、金相组织粗化改善的工艺措施

1.工艺设备及操作方法调整。

（1）缩短ZG25MnCrNiMo材质铸钢零件的淬火加热时间，通过更改600KW中温电阻炉淬火加热时自动控温仪表的淬火升温时间参数设置来实现。ZG25MnCrNiMo材质铸钢件的过程中开始，由之前的7.5小时升温到890-910℃调整为6小时升温到890-91090。经统计ZG25MnCrNiMo材质铸钢件期间该铸件的金相组织结果，反映出金相组织粗化的炉次有所减少。

（2）在ZG25MnCrNiMo材质铸钢件的过程期间，再次缩短该铸件的淬火加热时间为：5小时升温到890-91090，并缩短淬火保温时间到4小时。同时采取了辅助措施：在零件预正火时增加一台冷却风机来提高预正火冷却效果，得到更细化的正火组织，为淬火做好组织准备；淬火前提前开启淬火冷却水循环降温系统，降低铸件淬火人水水温到25℃以下，以此改善淬火冷却条件。

2.工艺措施设计。

（1）缩短淬火升温时间工艺措施的实施情况，如表1。

表1

（2）统计600KW中温电阻炉淬火升温时间在活动各阶段的分布范围。

从实施情况和统计结果可知，通过优化悴火加热时间，使实际淬火升温时间由7.5小时～8.5小时降低到5.5小时一6.5小时，铸件的淬火升温速度大幅提升。（3）通过缩短淬火升温时间工艺措施的实施，从2012年9月2日到12月8日，共热处理620炉，金相组织一次合格率得到较大提升。

活动前金相组织的热处理炉次和合格率为633炉、86.3%、89.57%。

活动第一阶段的热处理炉次和合格率为452炉、91.15%、90.49%。

活动的第二阶段热处理炉次和合格率为160炉、93.75%、91.25%。

三、改善金相组织粗化现象，提高生产效益

采用缩短淬火加热时间的方式，降低了淬火加热时奥氏体晶粒粗化倾向，铸件的金相组织一次合格率较大提高，淬火加热时间缩短至两三个小时，降低了产品热处理电能消耗，提高了生产效率和金相组织一次合格率。返工返修产品的减少，热处理成本的降低，带来的是产品利润的增加。经测算经济效益算法如下：

金相组织一次合格率提高的经济效益总费用37090元：

活动第一阶段降低的返工返修费用（按5个不合格炉次组成一个热处理批次估算）：

（91.15%-86.3%）×452炉÷5炉/批×5480元/批=24026元

活动第二阶段降低的返工返修费用：

（93.75%-86..3%）×160炉÷5炉/批×5480元/批13064元

12.9～1.31（93.95%-86.3%）×215炉÷5炉/批X5480元/批=18026元

淬火加热时间缩短的效益（与8月份能源费用比较）总费用50016元：

根据9、10月份600KW中温电阻炉总的电耗估算活动第一阶段的能源费用约：

[95835元÷37批-（123024元+124908元）÷111批]x111批=39516元

根据11月600KW中温电阻炉的电耗佑算活动第二阶段节约能源费用约：

（95835÷37批-9825元÷4批）x42批=10500元

对淬火加热时间加以控制能显著改善金相组织的粗大现象，不仅使铸件热处理质量得以保证，而且实现了较大经济效益.这种方法也可以应用于其他铸钢件的调质金相组织。

参考文献：

[1]王明礼，孙小东，陈翠丽，王丽霞，孙运玲. 大型铸钢件中频淬火工艺试验[J]. 轴承，2010，09：35-36+47.

[2]彭其凤，罗守清，孙宗玉. 节能的热加工新工艺——钢液态模锻余热淬火[J]. 热加工工艺，1984，03：46-51.endprint