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合金鋼: 35CrMo 鋼 水淬 與 油淬 工藝 對比 效益分析

35CrMo鋼水淬與油淬工藝對比 

35CrMo鋼作為我公司零部件的常用材質鋼,調質處理時常采用油冷或水淬油冷兩種方式。多用爐生產線投產后,設備無法完成水淬油冷工藝。油淬工件(尤其是未進行表面加工的軋材棒料)存在硬度偏低、達不到圖樣要求的問題,要進行返工二次淬火。這不僅對于零部件的使用性能造成影響,同時也增加了生產成本,造成不必要的損失。經分析,硬度偏低原因主要是由于冷卻速度不足造成的。查閱相關資料及其他熱處理廠的生產經驗,35CrMo鋼棒材可由鹽水冷卻提高冷卻速度。由于我公司以前35CrMo鋼棒材生產中未進行過水淬,因此要試驗35CrMo鋼棒材水淬和油淬方式,對比力學性能,進而決定35CrMo鋼棒材水淬是否實施生產。



一、試驗方案確定


(1)試驗材料
試驗材料為我公司生產用35CrMo鋼棒材(φ60mm),化學成分見表1。

表1 35CrMo鋼棒材化學成分(質量分析)  (%)



(2)試驗儀器設備
試驗設備用多用爐生產線,如圖1所示。試驗儀器使用洛氏硬度計和CMT8202微機控制電子萬能試驗機。



圖1 多用爐生產線


(3)試驗方法
試驗分為兩個部分:比較兩種淬火方式的淬硬層深度;對于兩種淬火方式的試樣進行拉伸試驗,比較抗拉強度和伸長率。



二、試驗過程與結果分析


2.1 淬硬層深
以φ60mm棒料為試驗樣,進行油淬和水淬。

(1)油淬工藝
淬火860℃,保溫45min,油冷至150℃;回火200℃,保溫180min,空冷至室溫。

(2)水淬工藝
淬火860℃,保溫45min,水冷至150℃;回火200℃,保溫180min,空冷至室溫。

處理后的試樣表面沒有淬火裂紋。加工表面檢測硬度,由表面到心部,每隔2.5mm測量硬度,如圖2所示。硬度結果見表2。從表2中可以看出,水淬后的硬度高,而且淬硬層較深。



圖2 淬硬層硬度檢測

表2  淬硬層硬度




2.2 力學性能比較
將35CrMo鋼棒料經過油淬處理和水淬處理,通過調節(jié)回火溫度使其硬度達到28~30HRC。

(1)油淬工藝
淬火860℃,保溫45min,油冷至150℃;回火520℃,保溫90min,空冷至室溫,工藝曲線如圖3所示。



圖3 油淬工藝曲線


(2)水淬工藝
淬火860℃,保溫45min,水冷至150℃;回火580℃,保溫90min,空冷至室溫,工藝曲線如圖4所示。



圖4 水淬工藝曲線


將試棒加工成拉伸試樣,做拉伸試驗,結果見表3。從表3中可以看出,水淬后強度較高,韌性相對較低,總體相差不大。

表3 力學性能




2.3 結果分析
從上面的試驗結果中可得出:由于水淬冷卻速度較快,淬硬層較深,硬度較高,因此在同樣表面硬度的情況下,抗拉強度明顯提高,但伸長率下降,這樣可以解決35CrMo鋼材質棒料油淬后硬度不足的問題。



三、效益分析


部分35CrMo鋼零部件改為水淬,不僅可以達到生產要求,減少返工率,還可以節(jié)約成本和生產費用。

節(jié)省電費=返工處理電費(設備功率×年生產爐次×返工率×電價)+現(xiàn)有工藝節(jié)省電費(設備功率×節(jié)省時間×年生產爐次×電價)=(209×1.5+78×3)×120(全年35CrMo鋼生產爐次約120爐)×10%×1.2+91(清洗機功率)×0.5×120×1.2元=14436元。

節(jié)省工時費用=(節(jié)省時間+返工時間)×操作人數(shù)×年生產爐次×工時單價=(0.5+4.5×10%)×2×120×8.571元=1954元。

節(jié)省材料費用=(每爐淬火油損耗+清洗液損耗)×全年生產爐次=(50+20)×120元=8400元。

每年合計約24790元。




四、結束語


35CrMo鋼棒料可以用水淬代替油淬,不僅硬度能夠達到要求,對綜合力學性能影響不大,而且大大減少了返工率,提高了勞動效率,節(jié)約了生產成本。同時較低的淬火溫度以及杜絕了該材料油冷淬火過程產生的油煙,帶來了較好經濟效益,具有節(jié)能減排的優(yōu)勢。

參考文獻:略。

版權信息


作者:張喆

單位:新程(沈陽)電力設備有限公司



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