喷雾淬火技术

一、喷雾淬火技术

用空压设备，通过喷嘴将压缩空气吹到与其形成一定角度的液体(常用水)流束上，使液束破碎，形成与气混合的雾状介质，用于喷射淬火。

1．雾化装置

生产中常用单喷嘴式液—气介质雾化装置(或称雾化器)，图3－1为单喷嘴式新型液—气介质雾化器。它由喷嘴和隔板组成，彼此由螺纹连接。隔板结构见图3－1(b)，中心孔A与两旁斜孔B交叉，为32°交角。

图3－1　单喷嘴式新型液—气雾化器(离心喷嘴)

工作时，高压水经水管和隔板进入喷嘴腔，由于隔板两斜孔导流的作用，液体介质在腔内形成高速旋涡流，由φ5mm×120°的喷嘴喷出，喷出时与空气撞击混合，形成炬形雾团。按表3－6的结构尺寸制作的一系列喷嘴试验情况看出:以1、4、5号三种喷嘴雾化更为均匀;以1号喷嘴雾化炬形喷洒区最大。当喷嘴安装在离淬火表面的距离为150mm和250mm时，其喷洒区直径分别为160mm和260mm。喷洒区大，一定淬火面积内安装的喷嘴数可以减少。

表3－6　喷嘴编号与结构参数

单喷嘴式介质雾化装置的优点是结构简单，价格便宜，而且不需要另加压缩空气喷嘴及其一系列空压机成套设备，节约了大量车间面积和设备费用。

2．主要工艺参数

液—气雾化介质淬火工艺参数包括喷嘴安装位置(在工件的上面、下面或侧面)和分布、淬火介质及压力的选择、工件必要的辅助运动等。双喷嘴式介质雾化装置的工艺参数还包括喷嘴分布及气压、流量。工艺参数优化，有利于保证淬火质量。

液—气雾化介质淬火是靠雾滴汽化致冷淬火，小面积冷却条件难以做到对称，一般不适宜小型零件，而最适合于重型轴类、板形零件，尤其适合于大型零件的局部淬火与表面淬火。它可以省去一个庞大的淬火槽，并且在保证淬硬的条件下避免发生畸变及开裂。

3．工艺实例

(1) 60万kW发电机转子(材料26Cr2Ni4MoV)。

转子在井式电炉中加热，出炉后放在转速为6r/min的立式喷雾淬火装置中(图3－2)冷却。工艺如下:喷雾(喷水) 250min，空冷50min后轴身继续喷雾30min，淬火水压力2.0×10⁵～2.7×10⁵ Pa，轴身表面温度至165℃为终冷温度。

图3－2　60万kW发电机转子喷雾淬火

发电机转子经喷雾淬火、回火后，与油淬火、回火相比，心部R_eL提高了2.8%，冲击韧性A_K提高了32%，脆性转化温度FATT降低6～15℃。

(2)轧机孔型轧辊(材料为9Cr2MoV)。

传统热处理工艺为850℃加热7～8h，空冷1.5～3min，水淋冷却1.5～3min，然后油冷30min。淬火后在250℃油槽内回火两次(30h和10h)。实际上，在水淋冷却3min后，往往因淬火应力过大而破裂。

采用雾化介质淬火规范:加热850℃，保温7～9h，空冷1.5～3min，喷水—气雾化介质20min，油冷20min，再经同样的回火。结果证明，用水—气雾化介质冷却代替水喷淋冷却，使轧辊孔型槽面硬度从HRC51提高到HRC56，淬火应力大为减小，避免了开裂，耐磨性提高了20%，延长了轧辊的寿命。