我廠為寶鋼5m軋機生產的滑板，材質為20CrMnTi，尺寸如圖1所示。
工件化學成分如附表所示。
工件成分表
該產品技術要求為單面滲碳，層深1.5～2mm。單面淬火，硬度為54～62HRC，共16件。工件來我廠的原始狀態為正回火后硬度210HBW，經滲碳，滲層深為2.15mm，淬火面留0.4mm磨量。到我廠來淬回火。
1.原熱處理工藝
為防止工件變形，我們將工件每兩件用螺栓把合在一起，淬火面朝外。如圖2工件立裝在料盤上，在臺車爐上進行熱處理，工藝如圖3所示。
經熱處理后，交檢硬度為37～40HRC，工件變形1～1.5mm。產品質量不合格，需要返修。
2.原因分析
經分析認為，我廠淬火油已使用了30年以上，雖然補充了一定數量，但其冷卻能力已大大下降。另外，臺車爐淬火其天車非淬火天車，在出爐到入油時間過長，兩工件把合在一起，截面積過大，且工件裝在料盤上，也影響工件冷卻速度，導致工件未完全淬上火。而變形問題是由于在高溫膨脹和淬火冷卻過程中，組織轉變不同，導致工件變形嚴重，把合的螺栓在高溫膨脹拉長，淬火后未能將工件完全把死所導致的。
3.新工藝制定及實施
針對這種情況，我們改變了工藝，首先我們改進了工件把合的方法，在兩工件間用套筒將其隔開，再把工件把合，減小淬火的截面積。如圖4所示。
另外，將工件轉至井式爐進行熱處理，因為沒有料盤，兩工件分開，且井式爐天車為淬火天車，工件的冷卻速度大大提高，再降低終冷反應溫度，使其得到淬火馬氏體。針對變形問題，我們在其淬火后，工件未入爐時，將把合工件的螺栓全部從新擰緊后，入爐回火。具體工藝如圖5所示。
工藝執行后，對工件交檢結果如下：硬度為55～61HRC，工件變形≤0.3mm。
4.結語
20CrMnTi厚板類產品，經滲碳后淬火，對冷卻速度要求很高，如果冷卻速度不夠則得不到淬火馬氏體，可以通過減少淬火過程中空冷時間及深冷來達到淬火目的，得到淬火馬氏體，而達到硬度要求。而變形問題可以通過對工件的把合，減小因熱應力、特別是因化學成分不同，組織轉變不同導致工件產生的變形，淬火冷卻后對螺栓重新擰緊，是因為淬火后，螺栓和螺母因熱脹冷縮導致的把合不緊，對螺栓重新擰緊，矯正了淬火后變形的工件，經回火消除了各種應力，解決了淬火后產生變形的工件。
作者：張崇輝
單位：中國第一重型機械股份公司軋輥電站事業部
來源：《金屬加工（熱加工）》雜志
| |