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1、42CrMo钢轴套热处理工艺改进:仝!舍:舍:/:!舍:舍:舍:一现场经验42CrMo钢轴套热处理工艺改进辛永木,王磊(巨力索具股份有限公司,河北保定072550)ImprovementonHeatTreatmentProcessof42CrMoSteelBushXINYong.mLI.WANGLei(JuliSlingCo.,Ltd.,Baoding072550,HebeiChina)中图分类号:TG162.79文献标识码:B文章编号:10081690(2011)06-0084-02某公司有一种轴套产品(挖掘机产品配件),材质为42CrMo钢,锻件,热处理技术要求为4348HRC.主要加工工
2、艺路线为:锻造一正火一粗加工一整体淬火,回火一半精加工一磁粉探伤一精加工.在实际生产中,轴套经热处理后磁粉探伤发现,有60%在R2附近出现弧形裂纹,导致工件报废.为此暂停生产,查找开裂原因.1概况工件粗加工后淬火前基本外形尺寸如图1所示,套筒部与法兰盘的过渡圆角为.沿圆周方向l二分布的裂纹蹲图1轴套裂纹分布示意图Fig.1Sketchrepresentingcrackonthebush轴套的热处理工艺:锻后正火,880.=保温2.5h空冷;粗加工后淬火,回火,工艺过程如图2所示.工件装筐加热,以减少淬火畸变.工艺要点:鉴于42CrMo钢的Ac3为800,Ms点为310,故将轴套的淬火温度定为8
3、40;淬火介质为15%的PAG水溶液,控时冷却70S,然后空冷(控制工件出水温度为240左右),以避免产生过高的热应力和组织应力;淬火后及时回火.p娟时问/h图2轴套的淬火,回火工艺Hardeningandtemperingprocessesforthebush尽管如上所述,制定轴套的热处理工艺时采取了以上防范措施,但热处理后进行磁粉探伤发现,有60%的轴套在套筒部与法兰盘部过渡区附近的法兰盘上出现弧形裂纹,如图1所示.裂纹深度约13mm,肉眼很难观察到.2原因分析及工艺改进2.1开裂原因分析对开裂轴套裂纹形态的统计分析表明,98%的裂纹在距台阶过渡处约10mm的法兰盘上.由于工件法兰盘部较薄
4、,套筒与盘部过渡处拐角较尖锐.一般弧形裂缝是由热应力引起的,通常在零件形状突变的部位,如尖锐棱角,凹槽及孔洞附近,呈弧形分布.此类结构的工件淬火时在应力集中处极易形成淬火裂纹.文献2分析了此类裂纹产生的原因是由于淬火时尖角应力作用的结果,端部凸缘尺寸单薄,根部有尖角凹槽,淬火时在尖角凹槽处产生应力集中而开裂,如图3所示.由以上分析可见,轴套淬火开裂主要是由于其套筒与法兰盘过渡园角太小,导致淬火应力集中而产生的.收稿日期:201008.1l作者简介:辛永木(1972一),男,河北保定人,学士,主要从事热处理工艺及质量控制工作,已发表论文2篇.联系电话:13930884462,Email:xym.
5、xym163.con.?84?热处理2011年第26卷第6期图3有尖角易淬裂的工件的示意图Fig.3Schemeofpartwithedgeangletherebyeasytocrackduringquenching2.2工艺改进根据上述轴套开裂原因分析,对已粗车2的轴套进行了热处理工艺试验.(1)淬火将淬火温度降低至820,淬火冷却时间缩短至60S(工件出水温度提高至280左右).按此工艺试验了1炉,仍然有30%的工件开裂,而且同炉处理的工件中有30%淬火硬度偏低.可见单纯调整热处理工艺参数是不能解决这类开裂问题的.(2)在R2圆角过渡拐角处绑扎耐火纤维棉,以期减小拐角附近淬火冷却速度,从而
6、减小淬火应力.采取此措施后淬火试验的3炉工件磁粉探伤无一开裂.事实证明,R2圆角过渡拐角附近淬火应力大是导致轴套批量淬裂的主要原因.(3)圆角过渡当零件有棱角,尖角,沟槽和横孔时,这些部位很容易产生应力集中,从而导致零件淬裂.因此,零件应尽量设计成应力集中最小化的形状,在尖角处和台阶处加工成圆角.有关标准中对台阶处圆角过渡也有规定:凡要进行淬火的零件,应避免锐边,锐角和锐口,台肩过渡要呈圆弧形.根据标准规定,本文中的衬套件拐角处过渡圆角半径应为R15.为减小台阶处淬火应力,我们将工艺流程卡片中粗加工内容规定”粗车2”修改为”粗车R15”,将热处理前预留过渡圆角半径加大到R15,热处理后再加工到
7、图纸尺寸,以此减小园角过渡区的淬火应力.修改圆角为R15后,试验3炉,无一件开裂.后来的生产实践证明,加大台阶处的圆角过渡半径,有效地防止了这类工件淬火裂纹的产生.3结束语(1)轴套类工件台阶处由于过渡圆角半径太小,导致淬火时在此处产生了较大的淬火应力集中,从而产生淬火裂纹.截面变化过渡处应有足够的,符合有关标准规定的圆角半径,以防止淬火应力过大而产生裂纹.(2)热处理工作者经常遇到工件热处理开裂的问题,为此热处理前应认真分析工件的淬火应力分布状态,通过对外观,形状,尺寸的核查,采取有效措施,减少热处理畸变,避免淬火开裂,防止由于工件形状不合理而产生过大的淬火应力导致工件淬裂.参考文献1马鹏飞
8、,李美兰.热处理技术M.北京:化学工业出版社,2008:75.2刘宗昌.淬火开裂及防止方法J.热处理,2010,25(3)72-79.3郝清月.金属材料缺陷金相检测实例及缺陷金相图谱M.北京:中国知识出版社,2006:287,189.4YB/T036.161992,冶金设备制造通用技术条件s.会议信息由上海市机械制造工艺研究所有限公司,上海市机械工程学会热处理专业委员会,上海理协工程材料技术中心,热处理杂志编辑部发起和主办的”2011年材料,工艺及检测学术交流会”,于2011年10月2426日在浙江省莫干山召开,来自上海及广东,北京,江苏,浙江,甘肃,河南等省市的代表7O余人出席了会议.上海市
9、机械制造工艺研究所有限公司周联山副总经理出席了会议并代表主办单位致词,上海工程技术大学张光钧教授及一些企业的专家,学者分别作了”激光热处理进展及应用”等6个学术报告,陈德华高工等分别就钢件渗碳淬火回火金相检验,铸铁金相检验,锌及锌合金分析方法等国家标准的制,修订情况作了宣贯说明.江苏天瑞仪器股份有限公司等厂商的代表介绍了各自在理化检测仪器方面的发展和创新.会议期间,代表们就材料,工艺及检测技术等方面的技术发展和创新,有关国家标准的制修订和宣贯,以及理化检测的工作经验等进行了广泛深入的交流.会议在愉快而温馨的气氛中结束,代表们纷纷表示满意并相约明年再见.王毅热处理2011年第26卷第6期?85?
