消除磨削裂纹的新技术 本发明涉及金属热处理,它是一种利用金属热处理工艺来消除磨削裂纹的方法。
在生产过程中,往往由于磨削加工后,零件表面出现裂纹而导致零件报废,例如航空产品中的调速器、顺桨泵、飞机的螺旋桨,民用产品中的风机上的主、被动齿轮以及工装和模具,经常出现磨削裂纹,特别是出现在用GCr15和18Cr2Ni4WA、12Cr2Ni4A、18CrMnTi、20CrMnTi、20CrMnMo等渗透性较好的渗碳合金钢零件上,更易产生磨削裂纹。
一般理论认为:造成这种磨削裂纹的主要原因是磨削条件,因此在磨削工艺上进行改进和试验,然而收效甚微。
本发明的目的即在于解决上述零件在磨削过程中易于产生磨削裂纹的问题,而在多年试验研究和在一种新的理论基础上,提出一种新的消除磨削裂纹的新技术。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:将需要磨削的渗碳合金钢零件通过回火和再回火工艺使淬火马氏体转变成回火马氏体,提高其强度,并且也可使显微裂纹得到有效的弥合从而消除高碳合金钢的这种薄弱部分,有效地避免磨削裂纹的产生。
经采用本发明的改进工艺产生了极明显的效果,经大量实施应用基本上彻底消除了磨削裂纹(见表一、表二),表中淬火后只经一次回火的是现有的常规工艺,淬火后经一次、二次回火和一次、二次、三次回火的是本发明的改进工艺。此项技术具有效果显著,工艺简单、技术成熟、易于掌握地优点,一般的处理设备即可,在不需增加任何投资的情况下就可应用。
表一编号名称材料 淬火 一次回火 二次回火 三次回火裂纹率 % 备注 ℃介质 ℃ h ℃ h ℃h1小齿轮轴20CrMnTi渗后直接淬火160±10 3 100裂纹严重2小齿轮轴20CrMnTi840±10油160±10 3160±10 3 038M齿轮轴20CrMnTi840±10油160±10 3.5≥8048M齿轮轴20CrMnTi840±10油160±10 3.5160±10 3.5160±10 3.5 0工艺规定碳化物级别为≯7级58M齿轮840±10油200 3.5≥80
68M、9M齿轮20CrMnTi840±10油 200 3.5 200 3.5 ≤50 7840±10油 200 3.5 200 3.5 200 3.5 0 84.7M、6M风机齿轮轴20CrMnTi渗后直接淬火 180 3.5 100 9840±10油 180 3.5 ≥50 10840±10油 180 3.5 180 3.5 180 3.5 0 116M齿轮20CrMnTi840±10油 180 3.5 180 3.5 <5
表二 编 号名称材料 淬火 冷处理 一次回火二次回火三次回火 裂纹率 % 备注℃介质 ℃ h ℃ h ℃ h ℃ h 1轴承圈GCr15840±10油170±10 3 ≥50装配磨合后裂纹约30% 2840±10油-75±5 1.5170±10 4磨后增加时效120℃2h <1装配磨合后裂纹约0.5% 3主、从动齿轮12Cr2Ni4A[渗碳]790±10油160±10 3 ≥50装配磨合后裂纹约30% 4790±10油-75±5 1.5160±10 3.3 120 2 <1装配磨合后裂纹约0.5% 5主、从动齿轮18Cr2Ni4WA[渗碳]840±10空油160±10 3 ≥50装配磨合后裂纹约30% 6840±10空油-75±5 1.5160±10 3.16120 2 <1装配磨合后裂纹约0.5% 7球形滑块GCr15840±10油160±10 3.5 50装配后库存八年出现裂纹 8浆套螺母18Cr2Ni4WA[代料]840±10油 160 4 100裂纹深>0.3 9840±10油 160 4 150 5 0 10840±10油 160 4 120 2160 3 0 11齿轮12Cr2Ni4A790±10油 160 4 79统计19件,有15件裂纹 12790±10油 160 4 150 2 0统计20件 13齿轮18Cr2Ni4WA840±10油 160 4 100统计10件 14840±10油 160 4 150 3 0 统计15件
实施例一:用20CrMnTi制造的齿轮轴在磨削之前将它渗碳后的热处理工艺进行改进:
(1)渗碳: 与常规工艺相同
(2)淬火:入炉加温840℃ 淬火介质为油、油温不超过50℃,较
±10℃ 大零件在油中冷却时间要大于30分钟;
(3)回火:入炉加温180℃ 淬火后不超过2小时即进行回火,炉内
±10℃ 保温时间≥3.5小时,然后出炉水冷
冷却(室温)≥5分钟;
(4)二次回火:入炉加温180℃回火后即可进行二次回火,炉内保温时
±10℃ 间≥2.5小时,然后出炉水冷冷却(室温)
≥5分钟。
实施例二:用20CrMnTi制造的齿轮轴,其1~4道工序与实施例一相同,另外再增加第五道工序:
(5)三次回火:入炉加温180℃二次回火后即可进行三次回火,炉内保
±10℃ 温时间≥2.5小时,然后出炉空冷。
以下为实施例三和实施例四,为了把本发明的改进工艺与现有的常规工艺相对比,把两种工艺列入同一表格:
实施例三: 零件名称:主、从动齿轮 材料:12CrNi4A[渗碳件]常规工艺淬火:790±10℃、 油改进工艺淬火:790±10℃、 油回火:160±10℃、240分、 空[注]:以上为82年前使用工艺冷处理:-75±5℃、90分、 空回火:160±10℃、240分、 空淬火:790±10℃、 油回火:150±10℃、≥120分冷处理:-75±5℃、90分、 空磨削后增加120~150℃、2h的时效工序回火:160±10℃、240分、 空
实施例四: 零件名称:轴承图 材料:GCr15常规工艺淬火:840±10℃、 油改进工艺淬火:840±10℃、 油回火:170±10℃、240分、 空[注]:以上为82年前使用工艺回火:150±10℃、120分、 空冷处理:-75±5℃、90分、 空淬火:790±10℃、 油回火:170±10℃、240分、 空冷处理:-75±5℃、90分 空磨削后增加120~150℃、2h的时效工序回火:170±10℃、240分、 空