常规马氏体淬火的工装设备

传统的加热设备是不带保护气氛的箱式炉、盐浴炉或井式炉，近几十年来，马氏体淬火的工装设备发展主要集中在以下几个方面：

)自动化生产线

目前，国外采用的自动生产线按其结构(或工件在炉中的运动方式)可分为：有马弗网带炉和无马弗网带炉、铸链炉、辊底炉、滚筒炉系列生产线，从上料、前清洗、保护气氛(或可控气氛)下加热、淬火、后清洗(有时还进行二次深冷)及回火均自动完成。自动化程度及控制精度高，处理后工件的质量均匀，有些生产线还配有在线检测设备对处理后的工件进行变形或质量检测与控制，整条热处理生产线可作为轴承自动生产线的一部分使用。不同的热处理生产线根据其结构特点适用于不同类型和尺寸轴承零件的热处理，如网带炉适用于中小型轴承套圈；辊底炉配有自动升降淬火装置，适用于尺寸较大的轴承零件；滚筒炉适用于滚动体及小型套圈。

2)多用炉

多用炉把可控气氛加热和保护气氛下淬火结合为一体，完成工件的无氧化淬火工艺过程，主要适用于小批量多品种的轴承零件热处理。

3)感应加热淬回火设备

感应加热具有加热速度快、节能等优点，处理后的工件具有一些常规加热所没有的性能。设备体积小，易于集成到轴承生产线中，实现自动化生产。

4)真空炉

真空状态下加热可减少或避免工件的氧化，配合高压气淬可控制工件的冷却及变形，避免了油淬带来的环境污染问题，实现清洁热处理，另外，真空热处理后，工件的显微组织更加细小均匀，表面与心部组织一致，硬度均匀，有利于轴承疲劳寿命的提高。

5)淬火冷却介质及装备

淬火介质可分为三大类：油基、水基和气体淬火介质。油基淬火介质是最常用的淬火介质。普通的淬火油是N32或N15机械油，为提高其冷却性能、抗老化性能、光亮性能、高温性能等分别加入催冷剂、清洗剂、光亮剂、抗氧化剂，形成了快速油、快速光亮油、高温分级等温油等系列淬火油以应用于不同尺寸和要求的轴承零件的淬火，另外还有低挥发性的真空淬火油。油基淬火介质的缺点是淬火过程中产生油烟造成空气污染、在随后的清洗过程中造成水污染。 水基淬火介质是由有机聚合物、抗腐蚀剂和其他添加剂组成的水溶液。通过改变有机聚合物的类型和浓度可得到不同的冷却特性以适合于不同轴承零件的淬火冷却要求，在淬火冷却过程中，有机物附着在零件表面可减少零件淬火开裂的危险性，且不产生油烟，清洗方便，无污染，是淬火介质的发展方向。其不足是抗老化性能不如油基淬火介质，需对溶液经常进行测试，定期添加有机物溶液以保证其冷却性能。

气体淬火是采用惰性气体为介质(常用的氮气)，把压缩气体通过特殊设计的喷嘴喷射到工件表面实现工件的淬火冷却。通过调节气体的压力和喷嘴的结构可以控制冷却特性和变形，如Tinscher等人的研究[11]表明：当氮气的流速达到100m/s时，其冷却特性与油相近，当对工件的表面的光亮度没有特殊的要求时，可采用压缩空气作为淬火介质，淬火时表面形成的3~5μm的氧化层可通过以后的磨加工去除掉。气体淬火比水基淬火更洁净，且成本更低，其关键技术是喷嘴的结构设计。

淬火冷却装备是除淬火介质外影响工件淬火效果的另一大因素。国外对常用的淬火油槽实行多参数控制，如油温、油的冷却特性、油的循环与搅拌的方向及速度、工件入油的方式等，以求得到较佳的淬火组织与性能，同时把变形减小到最小程度。日本NSK等出名轴承公司对淬火油进行定期或在线检测，根据检测结果添加所需的添加剂或更新淬火油；另一方面，对淬火后工件的变形进行在线检测，把变形超差的工件自动分检出去，进行矫正后再进入下道工序，可较大减小工件的磨加工留量。另外，油槽中淬火介质的冷却逐步由水循环冷却改为全风冷，利用空气作为冷却介质节省大量的水资源。多工位自动淬火压床也是国外普遍采用的淬火工装，可自动完成升降、上下料、喷油冷却、油温调节及张紧(或压力)的调节等动作，微机控制，生产节拍可调，可作为轴承自动生产线的一部分适用。

6)清洗设备

清洗通常是油淬后的必备工序。连续生产线所用的清洗设备一般完成热皂水浸泡、清水喷淋、热风烘干等过程，并带有油水分离装置。先进的清洗设备中，在烘干前还加有二次冷却装置(配有制冷设备，温度在5~10℃之间可调)，以减少残余奥氏体的含量，提高尺寸稳定性。真空清洗是近年来发展起来的清洗设备。其利用淬火油等挥发性液体减压后沸点下降和油、水、水蒸气等有机液一起加热其沸点亦下降的原理进行清洗；另外，使用特殊的气、液混合泵产生微小的空气泡混入清洗液中，利用微气泡在工件表面破裂时产生的爆破力破坏污渍和工件的结合力，从而进一步提高真空清洗的效果。在前室清洗后，进入后真空室，通过抽真空将残存的油和水蒸发出来并进行真空快速干燥。该类清洗设备的优点是：清洗效果好，尤其是对结构复杂的零件，清洗效果更为显著，清洗后工件表面光亮；安全、清洁，清洗液为清水，不加对环境有害的氯化物和石油类溶剂；自动化程度高，且可利用清洗加热替代低温回火，节省回火费用。