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行業(yè)資訊

大型GCr15軋輥熱處理工藝的探討

 
一、問題的提出
    在機械制造行業(yè)中，軋輥的應用是很廣泛的，作為一種模具，軋輥必須具有高的硬度、耐磨性，高的強度、疲勞強度，并具有足夠的韌性和良好的工藝性。對于大型軋輥有效厚度來說，要達到以上性能指標是很困難的，熱處理很關鍵。因此，我們有必要對大型軋棍的熱處理上藝進行探討，通過改進工藝來滿足其使用性能。
 
二、各項工藝參數(shù)的制定
    圖1所示的軋輥******有效厚度達67.5mm。對于這樣的零件，如采用一般的加熱保溫，然后淬油是達不到性能要求的，硬度僅為HRC45~50，這么低的硬度使零件的使用壽命大大降低，甚至根本無法使用。為了使零件獲得良好的組織隱針馬氏體細小均勻的碳化物和使用性能，必須改進常規(guī)的熱處理工藝。
 
1、淬火溫度和保溫時間的制定
    淬火溫度應該根據(jù)剛的AC1點來確定，GCr15鋼的AC1為735~760℃，依照碳鋼確定淬火溫度的原則，其淬火溫度應取AC1+（30~50℃），即800℃左右。但在實際應用中發(fā)現(xiàn)，800℃溶入奧氏體中的碳含量僅為鋼中含碳量的37%，而溶入奧氏體中的鉻也只有鋼中含鉻量的35%。奧氏體中的合金元素偏低，將導致零件的強度、硬度和疲勞壽命降低。但，若淬火溫度過高（＞855℃），又會得到粗大的馬氏體組織從而使強度、硬度和疲勞壽命降低。實踐證明，GCr15鋼適宜的淬火溫度為820~855℃。
    一般來講，對于較大的零件，淬火溫度應取上限，以使其淬透能力提高有利于保證表面的硬度和足夠的淬透深度。但是，為使零件表面達到足夠的硬度，需用快冷速的淬火介質—鹽水，
    同時考慮到變形開裂，我們選用淬火溫度的下限，820~830℃，取淬火溫度下限，還可以使奧氏體晶粒細小，適當延長淬火保溫時間，使合金元素充分溶入奧氏體中，得到細小的馬氏體、彌散分布的碳化物。
    為使合金元素充分溶入奧氏體中，可在500℃時預熱1.5小時，825℃時保溫2.5h。裝爐時應采用木炭保護，最好將零件裝入帶保護劑的箱中，或者直接放入通有保護氣氛的爐內加熱，將氧化脫碳的程度降至最低。
 
2、冷卻介質的選擇
    我們知道，淬火介質的冷卻能力必須保證工件以******臨界淬火速度的冷速冷卻才能實現(xiàn)淬火，冷速越快，越能獲得較大的淬硬深度，但過高的冷速又將增加工件截面的溫差，使熱應力和組織應力增大，從而引起變形和開裂。對于GCr15鋼來說，由于它的淬透性不算太好，用鹽水淬易引起開裂，用油淬又不硬，也未能找到更適合的淬火介質。因此，我們選用了鹽水-油雙液淬火的方法。但對GCr15鋼來說，用這一方法稍一疏忽即可引起工件開裂，導致報廢。為此必須嚴格執(zhí)行工藝。
 
步驟如下：
（1）零件出爐時，先用刷子刷去表面的氧化皮，然后淬入10%NaCl水溶液中，并將零件按水平方向晃動。
（2）冷卻至400℃左右時，迅速轉入油中（油應充分攪拌），使之緩慢冷卻，以減少淬火應力。
（3）零件在油中冷卻至150℃左右時，迅速在170℃回火3.5h。
工件溫度一般用水冷時間來控制，對于這種零件來說，一般在水中8~10s即可轉入油中，理論上一般每5mm有效厚度停留1s，有經(jīng)驗的工人可憑感覺，聽聲音判斷水冷時間。一般來說，以出水時零件的便面顏色不發(fā)白為******。
零件在油中冷卻到150℃左右時應立即回火，注意一定不能在油中停留時間過長，以免引起開裂。
 
 三、總結
    大型GCr15鋼軋輥的熱處理是一個比較復雜的過程，現(xiàn)行的方法不易掌握，廢品率較高，還沒有更好的方法能使之達到足夠的硬度。為此今后還需在日常的生產(chǎn)實踐中不斷探索，制定出更完善的工藝，以滿足發(fā)展需求。