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滲層都滲透了,用這種熱處理方法還能搶救一下

履帶用滲碳銷套是工程機械履帶底盤件中的關鍵零件,在使用過程中要求銷套具用高的耐磨性能和良好沖擊韌度,銷套材料一般為20CrMnTi進行滲碳淬火處理,內外表面硬度要求57~63HRC,內外硬化層深要求2.2~3.5mm,心部硬度30~45HRC,表面碳濃度0.7%~0.9%。


為達到以上要求,我公司采用的熱處理工藝為氣體滲碳爐滲碳,緩冷后通過感應透熱工藝進行銷套加熱淬回火。在生產(chǎn)過程中,由于滲碳工序控制不良或設備故障出現(xiàn)銷套滲層滲透的現(xiàn)象(心部wC為0.4%~0.5%)。

對于滲透的工件一般采用高溫長時間脫碳處理,為防止氧化采用較低的碳勢進行保護,在脫碳過程中定期取樣進行檢查,達到脫碳要求后再進行正常的滲碳處理。此方法返工周期很長,返工成本高于銷套價值,往往對滲透的銷套直接進行報廢處理,造成制造成本的增加。


一、返修熱處理工藝


為了解決以上問題,結合公司的實際設備情況,通過多次試驗,找到了一種較為經(jīng)濟的銷套滲碳滲透返工的工藝方法。

滲碳滲透件返修工藝:滲碳→緩冷→透熱淬火→外周感應淬火→回火。即對滲透返修件按正常的滲碳淬火處理后再進行外周感應淬火、回火。其具體方法如下:

1)滲碳滲透銷套感應透熱淬火:加熱溫度840~900℃,回火溫度160~220℃,采用水基淬火液進行強制冷卻,使銷套滲透截面全部硬化。

2)外周感應淬火,內孔噴液冷卻:全部硬化的返工件,采用外周感應淬火、內孔噴液冷卻的方法,對外周進行感應熱處理,使外部再次硬化;內孔在加熱時進行噴液冷卻,因此仍然保持第一次淬火硬度。此方法使內外表面硬度高,而心部由于外周加熱熱影響區(qū)造成心部硬度下降,從而實現(xiàn)外部硬而心部較軟的技術要求。

3)返修件進行去應力回火,回火溫度160~240℃,保溫時間150min以上。



二、質量確認


滲碳滲透的銷套按以上返修工藝處理后進行表面硬度、硬化層深檢查,金相組織及壓扁試驗。同時與正常件進行了對比,結果如下。

2.1 表面硬度與硬化層深檢查
表1為返修滲碳銷套與正常生產(chǎn)銷套結果對比,從中可以看出:

1)表面硬度在58~61HRC,滿足熱處理技術要求,同時與正常件相比無明顯區(qū)別。

2)外層硬化層深在3.0mm,內層硬化層深2.8mm,滿足熱處理技術要求。

3)心部硬度最低在31HRC,而正常件心部硬度最低42HRC,兩者相比,正常生產(chǎn)件的心部硬度比返修工件心部硬度高。

表1  銷套截面硬度檢查結果


這是由于返修工件在外周淬火時,由于熱影響區(qū)溫度過高造成高溫回火現(xiàn)象,從而造成心部硬度降低。而正常件生產(chǎn)時心部組織為低碳馬氏體,因此心部硬度較高。如圖1所示。

圖1 銷套硬化梯度對比


2.2 金相組織對比
圖2為返修銷套內外表層與心部金相組織,圖3為正常銷套內外表層與心部金相組織。

圖2 返修工件(400×)


圖3 正常工件(400×)


返修銷套內外層金相組織為針狀馬氏體+少量殘留奧氏體及極少量碳化物,心部組織為托氏體+鐵素體+回火索氏體等混合組織,這是由于心部wC為0.4%~0.5%,在感應透熱時得到馬氏體組織,在第二次外周淬火時處于熱影響區(qū)的組織溫度較高,心部部分組織被回火得到回火索氏體,部分組織重新加熱到A+F兩相區(qū)間,在隨后的冷卻時得到F及極細的類P組織。因此造成返銷套的心部組織為S+F+托氏體的混合組織。而正常工藝生產(chǎn)的銷套心部組織為板條狀低碳馬氏體組織。


2.3 壓扁試驗對比
對返修的銷套進行壓扁試驗,斷點力為82.79kN,斷點位移為1.84mm,與正常件壓扁無明顯區(qū)別,如圖4所示。

圖4 壓扁試驗


三、結束語


通過對滲碳滲透件的返修熱處理及檢驗可以得出:

1)返修的滲碳銷套表面硬度、硬化層深、心部硬度均能達到滲碳銷套的熱處理技術要求。

2)與正常工藝生產(chǎn)的銷套相比,返修銷套心部硬度較低。

3)從金相組織來看,內外層近表面組織無明顯變化,心部組織返修工件為托氏體+鐵素體+回火索氏體的混合組織,正常件為低碳馬氏體組織。

4)從壓扁試驗結果來看,返修工件與正常件斷點力與斷點位移無明顯區(qū)別。

基于以上結果,我們對滲碳滲透工件按返修工藝方法進行熱處理,然后全部進行MT檢測,無裂紋產(chǎn)生。同時進行裝機試驗并跟蹤發(fā)現(xiàn)返工的銷套與正常件使用性能無明顯區(qū)別,達到了預期的效果。

作者:陳丹,馬強,張詩正

單位:山推工程機械股份有限公司


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