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蜗杆的热处理工艺

淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
蜗杆在使用过程中有裂纹产生甚至有断裂倾向,这对安全生产有很大的危害。蜗杆工艺要求:蜗杆齿部硬度大于45HRC,芯部硬度不大于30HRC。原热处理工艺采用20Cr钢经渗碳后盐炉淬火。金相分析发现:蜗杆表面硬度符合工艺要求,但是芯部硬度偏高,很明显渗碳时的碳已扩散到芯部,使芯部硬度偏高韧性不足内应力增大,内应力增大等是产生裂纹和断裂倾向的根源;而且我们认为20Cr渗碳后盐炉淬火这样的二步热处理生产成本比较高且变形量大,淬火后变形量大往往需要再增加一道校直工序,使生产周期和成本进一步提高。
第一种热处理工艺:盐炉加热温度840~850℃,保温10min,水冷,低温回火。金相分析和硬度测试:蜗杆齿根部硬度都在50HRC以上,淬硬层深度约2.5mm。磁粉探伤和金相分析发现大部分蜗杆有细小裂纹,裂纹都位于齿根部,平均长度4~5mm,这是因为蜗杆齿根部的直径正好处于45钢常规淬火危险尺寸范围内。
第二种热处理工艺:盐炉亚温加热780~790℃,保温10min,水冷,低温回火。金相分析和硬度测试:蜗杆齿部硬度都在45HRC以上,淬硬层深度约2mm,显微硬度检测发现硬度梯度分布合理。磁粉探伤检测和金相分析均未发现蜗杆有淬火裂纹。
第三种热处理工艺:盐炉加热温度840~850℃,零保温1~2min,水淬油冷,低温回火。金相分析和硬度测试:蜗杆齿部硬度都在45HRC以上,淬硬层深度约2mm。显微硬度检测发现硬度梯度分布合理。磁粉探伤检测和金相分析同样未发现淬火裂纹。
淬火工件的硬度影响了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度计,测试HRC硬度。淬火的薄硬钢板和表面淬火工件可测试HRA的硬度。厚度小于0.8mm的淬火钢板、浅层表面淬火工件和直径小于5mm的淬火钢棒,可改用表面洛氏硬度计,测试HRN硬度。   在焊接中碳钢和某些合金钢时,热影响区中可能发生淬火现象而变硬,易形成冷裂纹,这是在焊接过程中要设法防止的。   由于淬火后金属硬而脆,产生的表面残余应力会造成冷裂纹,回火可作为在不影响硬度的基础上,消除冷裂纹的手段之一。   淬火对厚度、直径较小的零件使用比较合适,对于过大的零件,淬火深度不够,渗碳也存在同样问题,此时应考虑在钢材中加入铬等合金来增加强度。
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