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鋼深層滲碳工藝對組織性能有哪些影響?

來源:深圳市泰立儀器儀表有限公司   2019年05月13日 08:19  

鋼深層滲碳工藝對組織性能有哪些影響?

針對于:18CrNiMo7-6

近十多年來,風力發電、高鐵等的高速發展,歐標18CrNiMo7-6鋼被廣泛應用于制造風電變速箱齒輪、大模數齒輪、重載齒輪等。隨著齒輪模數增大,滲碳工藝要求有效硬化層深在3mm,甚至4mm或5mm以上。對于18CrNiMo7-6滲碳鋼硬化層深在3mm以上的滲碳工藝,國內一直有不同的觀點,而歐美都采用滲碳直接淬火工藝。因此,對18CrNiMo7-6鋼硬化層深在3mm以上,采用滲碳直接淬火和滲碳一次淬火兩種不同工藝,進行金相組織、力學性能研究,為18CrNiMo7-6鋼滲碳熱處理提供工藝試驗依據。

 

鋼深層滲碳工藝對組織性能有哪些影響?

試驗材料和試驗方法

試驗用18CrNiMo7-6鋼采用電弧爐真空脫氣冶煉,澆注成鋼錠,經開坯、鍛造撥長,以及正火、高溫回火預先熱處理,制成φ30mm×180mm圓棒試樣,再進行滲碳。試樣化學成分為wC=0.18%,wSi=0.28%,wMn=0.70%,wCr=1.6%,wMo=0.29%,wNi=1.48%,wP=0.013%,wS=0.011%,H≤2×10-6,O≤20×10-6,其余為Fe。

 

φ30mm×180mm圓棒試樣與齒輪一起在Aichelinφ1600mm×2000mm井式可控氣氛滲碳爐滲碳,滲碳溫度920~930℃,滲碳強滲期碳勢控制在1.1%~1.2%,強滲時間38~45h,擴散期碳勢為0.65%~0.75%,擴散時間為14~20h。然后隨爐降溫。降溫至830~850℃保溫0.5h出爐。其中兩件試樣直接入60℃G油淬火,淬火時間30min;另兩件試樣入緩冷爐緩慢冷卻至室溫,再隨零件進Aichelin多用爐加熱,加熱溫度830~850℃,碳勢為0.65%~0.75%,保溫6h,入60℃G油淬火,淬火時間30min。4件試樣均在160~180℃回火6h,出爐空冷。滲碳淬火、低溫回火后按GB/T25744—2010《鋼件滲碳淬火回火金相檢驗》和GB/T9450—2005《鋼件滲碳淬火硬化層深度的測定和校核》進行金相組織和有效硬化層深度檢驗。利用AXIOOBSERVER.AI金相顯微鏡觀察組織,利用FM—700半自動顯微硬度計檢驗有效硬化層深度,利用CMT5303試驗機進行拉伸試驗,利用ZBC3302B沖擊試驗機進行沖擊試驗。

 

結論

通過對18CrNiMo7-6鋼深層滲碳直接淬火、低溫回火和滲碳緩冷再加熱淬火、低溫回火兩種工藝試驗研究,得出如下結論:

 

(1)18CrNiMo7-6鋼930℃滲碳,滲碳強滲碳勢控制1.1%~1.2%,時間40h,擴散碳勢0.65%~0.75%,時間為15h,然后隨爐降溫至830℃,碳勢0.65%~0.75%,保溫0.5h出爐,在60℃G油淬火,冷卻0.5h,并160℃×6h回火后,滲碳層組織C1級,M4級,A殘4級,硬化層深度HV1550:3.84mm,表面硬度60~61HRC,心部組織1級,心部硬度40HRC;晶粒度7~8級;抗拉強度:1229MPa,屈服強度:1014MPa,伸長率9%,斷面收縮率49%,沖擊吸收能量49J。

 

(2)18CrNiMo7-6鋼930℃滲碳,滲碳強滲碳勢控制1.1%~1.2%,時間40h,擴散碳勢0.65%~0.75%,時間為15h,然后隨爐降溫至830℃,碳勢0.65%~0.75%,保溫0.5h出爐緩冷至室溫,再加熱至830℃,碳勢0.65%~0.75%,保溫6h,入60℃G油淬火,并160℃×6h回火后,滲碳層組織C1級,M3級,殘留A2級,硬化層深HV1550:3.90mm表面硬度60~61HRC,心部組織1級,心部硬度40HRC;晶粒度7~8級;抗拉強度:1262MPa,屈服強度:1048MPa,伸長率9.5%,斷面收縮率51%,沖擊吸收能量45J。

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