齒輪傳動(dòng)件高頻淬火變形且有裂紋，試試離子滲氮工藝?
目前，我公司推土機(jī)用齒輪傳動(dòng)件采用高頻淬火得到表面硬化層，該工藝易造成工件表面裂紋，工件變形大，嚴(yán)重影響后續(xù)裝配配合。離子滲氮工藝是應(yīng)用廣泛的一種表面化學(xué)熱處理技術(shù)，可以顯著提高鋼鐵制件的表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度及抗腐蝕能力，工件表面無(wú)氧化、變形小。而且污染小，節(jié)約能源和氣源。
本文通過(guò)研究離子滲氮工藝參數(shù)對(duì)42CrMo材料滲氮層性能的影響，掌握了42CrMo傳動(dòng)件離子滲氮工藝規(guī)律和特點(diǎn)，以期改善現(xiàn)有工藝變形大、裂紋的現(xiàn)狀，節(jié)約生產(chǎn)成本。
1.工藝參數(shù)的確定
影響離子滲氮工藝參數(shù)主要有滲氮溫度、滲氮壓力和滲氮保溫時(shí)間，針對(duì)工件齒數(shù)多、齒形密、齒較薄的特點(diǎn)，以及42CrMo材料本身的特性，設(shè)定工藝參數(shù)如表1所示。
表1 42CrMo滲氮工藝
參數(shù) | 升溫時(shí)間/h | 滲氮溫度/℃ | 保溫時(shí)間/h | 滲氮壓力/Pa |
要求 | 10 | 520 | 20 | 280～300 |
2.過(guò)程記錄
試驗(yàn)中設(shè)備整體控制平穩(wěn)，通過(guò)圖1過(guò)程記錄可以看出，在保溫階段工藝參數(shù)穩(wěn)定。圖2為工件滲氮照片。
圖1 滲氮參數(shù)記錄曲線
圖2 工件滲氮照片
3.檢測(cè)結(jié)果
（1）表面硬度
在300g和1000g檢測(cè)壓力下，表面硬度均符合圖樣要求。
表2 表面硬度檢測(cè)結(jié)果
檢測(cè)壓力 | 表面硬度 | ||
HV0.3 | 769 | 735 | 761 |
HV1 | 677 | 682 | 666 |
（2）硬化層深度
根據(jù)圖3硬化層梯度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4，齒頂滲氮層達(dá)到0.55mm，齒根達(dá)到0.45mm。
圖 3
圖4 齒頂、齒根滲氮層硬度梯度
（3）滲氮層組織
從圖5金相組織看出，滲氮層白亮層厚度為10μm，疏松級(jí)別1～2級(jí)。
圖5 滲氮層金相組織 100×
（4）滲氮層脆性狀況
從圖5脆性檢測(cè)壓痕來(lái)看，邊角無(wú)塌陷，脆性情況達(dá)到1級(jí)
（a）
（b）
（c）
圖6 滲氮層脆性檢測(cè)
4.局部防滲處理
采用離子滲氮專用涂料進(jìn)行了試驗(yàn)，通過(guò)試塊檢測(cè)，防滲面硬度沒(méi)有增加，加工情況良好，驗(yàn)證了防滲涂料的有效性。圖6為工件涂料情況。
圖7 工件防滲涂料
5.結(jié)語(yǔ)
對(duì)推土機(jī)42CrMo材料傳動(dòng)件采用離子滲氮工藝試驗(yàn)后，各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果符合要求，工件畸變符合裝配要求。后續(xù)采用表面離子滲氮替代高頻淬火，可改善現(xiàn)有工藝變形大、裂紋的現(xiàn)狀，節(jié)約生產(chǎn)成本。另外，采用離子滲氮，污染小，環(huán)境友好。
作者：陳云龍、殷延明、王忠、王剛、孫葉
單位：山推工程機(jī)械股份有限公司
來(lái)源：《金屬加工（熱加工）》雜志
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