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(fēng)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(jìn)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(zhǔn)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(yán)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(fēng)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(jìn)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(jìn)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(yīng)力后，硬度可達(dá)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(yīng)力后，硬度可達(dá)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(shè)備有限公司
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