在最初進(jìn)行鉆鋌中頻淬火過程中，淬裂報(bào)廢率達(dá)到70%，且力學(xué)性能不合格，針對(duì)此問題，在兩年多的摸索和生產(chǎn)實(shí)踐中，基本解決了該問題，因此也有一些心得體會(huì)。
（1）鉆鋌材料為AISI4145H，化學(xué)成分如表1所示。該鋼淬透性好，油淬可淬透?80mm，調(diào)質(zhì)后具有較高的綜合力學(xué)性能，是一種典型的油淬材料。
表1 化學(xué)成分表
AISI4145H | |||||||
C% | Cr% | Mn% | Mo% | Si% | s% | p% | cu% |
0.42～0.49 | 0.75～1.20 | 0.65～1.10 | 0.15～0.25 | 0.20～0.35 | ≤0.04 | ≤0.035 | ≤0.35 |
（2）鉆鋌的力學(xué)性能在SY/T5144-1997中做了規(guī)定，如表2所示，零件長(zhǎng)度約10m。
表2 鉆鋌的力學(xué)性能SY/T5144-1997規(guī)定
外徑范圍 /mm | 屈服強(qiáng)度σ0.2 /MPa | 抗拉強(qiáng)度 σb /MPa | 伸長(zhǎng)率 δ4 % | 夏比沖擊功Akv /J | 布氏硬度 /HBW |
79.4～171.4 | ≥758 | ≥965 | ≥13 | ≥54 | 285～341 |
177.8～279.4 | ≥689 | ≥930 | ≥13 | ≥54 | 285～341 |
（3）中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)設(shè)備，是近年來發(fā)展起來的一種針對(duì)長(zhǎng)軸類零件熱處理的專用設(shè)備，由于其結(jié)構(gòu)特征（具體不詳細(xì)介紹），替代了深井式爐，并減少了配套投資，如較高的行車起吊高度的工房、大型淬火槽、校正設(shè)備等，具有很高的可代替性。唯一不足之處在于淬火冷卻劑只能使用水基冷卻液。
（4）工藝。使用的工藝為：淬火840～860℃，以0.2m/min的移動(dòng)速度通過加熱感應(yīng)器，冷卻為自來水三級(jí)噴淋，水溫10～40℃。按此工藝生產(chǎn)后，得到的結(jié)果如表3所示。
表3 力學(xué)性能結(jié)果
屈服強(qiáng)度σ0.2 /MPa | 抗拉強(qiáng)度 σb /MPa | 伸長(zhǎng)率 δ4 (%) | 夏比沖擊功Akv /J | 布氏硬度 /HBW | 裂紋 |
930 | 1040 | 17.5 | 44、44、45 | 330～340 | 有 |
910 | 1030 | 19 | 77、68、79 | 330～340 | 有 |
（5）分析與措施。AISI4145H是一種典型的油淬材料，使用較小的淬火冷卻速度即能滿足淬火要求，但在中頻感應(yīng)淬火設(shè)備上目前使用的是自來水，這必然加大淬裂趨向。防止淬裂的關(guān)鍵是掌握適當(dāng)?shù)膰娝浚员ＷC適當(dāng)?shù)拇慊鹄鋮s速度。
另外，要保證力學(xué)性能，首先要保證淬火質(zhì)量。如果淬火質(zhì)量不高，M轉(zhuǎn)變量不夠，硬度偏低，是無法通過回火調(diào)整得到優(yōu)良的綜合性能的。因此，淬火時(shí)不能一味地減小冷速，而是要在保證淬火質(zhì)量的前提下盡量減小冷速，即要找到保證淬火質(zhì)量與防止裂紋所需的冷速的平衡點(diǎn)。按此思路，我們制作了記錄噴水量的刻度盤，在原工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了不同噴水量的試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。
表4 不同噴水量下的試驗(yàn)結(jié)果
屈服強(qiáng)度σ0.2 /MPa | 抗拉強(qiáng)度 σb /MPa | 伸長(zhǎng)率 δ4 （%） | 夏比沖擊功Akv /J | 布氏硬度 /HBW | 裂紋 | 噴水量刻度 |
715 | 885 | 22 | 48、44、56 | 290～300 | 無 | 41 |
790 | 920 | 19.5 | 55、49、47 | 288～295 | 無 | 4 |
825 | 970 | 23.5 | 66、68、59 | 330～335 | 無 | 5.5 |
790 | 990 | 23 | 58、63、65 | 318～327 | 無 | 5.5 |
注：文中的刻度：“4”、“5.5”是制的刻度盤數(shù)據(jù)，不代表噴水的具體量。
由表4可以看出，控制了噴水量后沒有再出現(xiàn)裂紋，說明減小淬火冷卻速度能夠解決裂紋問題。但不同的噴水量，結(jié)果有一定差別：
噴水量為“4”的，出現(xiàn)了強(qiáng)度指標(biāo)和韌性指標(biāo)均不合格的現(xiàn)象，屬于沒有得到較好的淬火組織，說明提供的冷卻速度偏小；噴水量為“5.5”的，各項(xiàng)指標(biāo)均合格，說明提供的冷卻速度基本到達(dá)了平衡點(diǎn)的要求。
在生產(chǎn)和試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，AISI4145H材料具有一定的回火脆性趨向，要特別注意回火冷卻時(shí)必須提供足夠大的冷卻速度，以防Akv降低。
前面大致講了鉆鋌中頻感應(yīng)調(diào)質(zhì)生產(chǎn)工藝中，對(duì)防止淬火裂紋和保證力學(xué)性能的一些思路和方法，這也是我們?cè)谏a(chǎn)試驗(yàn)中的一點(diǎn)心得。在具體工藝實(shí)施過程中，還需要根據(jù)設(shè)備狀況、電源穩(wěn)定情況、水溫等方面綜合考慮，制定包括操作細(xì)節(jié)在內(nèi)的詳細(xì)的工藝規(guī)程，以滿足產(chǎn)品圖樣要求。
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