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車間來了兩件主軸要求滲碳淬火,硬度整高了 怎么辦?

最近熱處理車間來了兩件材料為18Cr2Ni4WA的主軸要求滲碳淬火,外圓點劃線部位硬度要求58~62HRC,層深1.8~2.0mm,內(nèi)孔硬度要求大于48HRC。滲碳淬火后硬度高,校直難度大,加大該件開裂風險。工件主要尺寸如圖1所示。

圖  1


1.滲碳

該工件滲碳工藝如圖2所示。


圖  2


該工件滲碳前留量及滲碳后變形量如表1所示。

表  1

部位

直徑留量/mm

滲碳后變形/mm

滲碳圓

2.5±0.1

外圓跳動6~7

非滲碳圓

10±0.2

該件實際滲碳層深3.5mm,滲碳后要進行兩次高溫回火,目的是使碳化物聚集,減少后續(xù)淬火的殘留奧氏體,使淬火時硬度提高;該件滲碳后變形大,將工件校直到1mm左右,以滲碳外圓為基準加工其他部位。


2.淬火

因該件中間為通孔,且孔直徑較小,油淬時內(nèi)孔壓力太大,操作人員和油池都存在必然的危險。現(xiàn)采取水淬油冷工藝,淬火過程要嚴格控制水淬時間與出油時工件溫度,該件淬火后就要及時校直,以免回火后殘留奧氏體充分轉(zhuǎn)變硬度升高和回火溫度低增加校直風險。


水淬油冷時不能用滲碳爐托盤,因為多次滲碳后托盤水淬時容易開裂,所以針對此件制作專用起吊工裝,為了減小淬火后變形,我們決定在右端φ175mm尺寸處進行起吊,工裝如圖3所示。

圖  3


注:將主軸小徑端從尺寸φ200mm穿下,通過φ90mm雙孔穿杠子進行起吊淬火。


淬火工藝如圖4所示。

圖  4


第一件淬火,水冷時間壓縮到1min,油冷8min,淬火后變形及校直情況如表2所示。

表  2

測量φ175mm位置

左端/mm

中間/mm

右端/mm

校直前

+0.5  

+1.1

+0.7

校直后

+0.1 

+0.35

+0.1

該工件160℃×15h回火后,硬度僅50~52HRC,之后將該件-80℃×3h冷處理,140℃×15h 消應力后,硬度可達57HRC。


因第一件淬火后實測硬度偏低,第二件水冷時間加大到1.5min,油冷8min,淬火后變形如表3所示。

表  3

測量φ175mm位置

左端/mm

中間/mm

右端/mm

校直前

+0.6

+1.5

+0.8

校直后

+0.1

+0.30

+0.1

該件160℃×15h回火后,硬度僅52~54HRC,之后將該件-80℃×3h 冷處理,140℃×15h 消應力后,硬度可達57~61HRC。


3.結(jié)果分析

(1)雖然該件硬度稍低于圖樣要求,但相差不大,因為滲碳淬火碳化物相比其他淬火耐磨,因此不影響后續(xù)使用。


(2)從這兩件工件的滲碳淬火過程積累了此材料此類件后續(xù)滲碳淬火經(jīng)驗。

作者:葛花榮,周峰

單位:中冶陜壓重工設備有限公司

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