鍛造余熱淬火屬于高溫形變熱處理,鍛件成形后,直接在一定溫度下投入淬火冷卻介質(zhì)冷卻以獲得淬火組織,并在合適溫度下回火,實(shí)現(xiàn)代替調(diào)質(zhì)熱處理,可省去一次淬火加熱工序。余熱淬火處理的鍛件不僅具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能,而且成本降低,效率提高。我公司經(jīng)過不斷探索,目前已在鏈軌節(jié)等履帶部件產(chǎn)品上廣泛采用余熱淬火工藝,在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中取得顯著成果。本文主要針對余熱淬火工藝質(zhì)量情況及控制要點(diǎn)進(jìn)行了介紹。
1.產(chǎn)品介紹
鏈軌節(jié)為工程機(jī)械履帶關(guān)鍵部件,見圖1,材質(zhì)為35MnB材料,每年生產(chǎn)約1000萬件。鏈軌節(jié)最厚處為附圖中A-A位置。
鏈軌節(jié)簡圖
余熱淬火生產(chǎn)工藝流程為:下料→中頻加熱→鍛造→切邊沖孔→直接淬火→回火→探傷。
2.余熱淬火工藝質(zhì)量情況
余熱淬火后,鏈軌節(jié)各項(xiàng)檢測結(jié)果都能滿足技術(shù)要求。為表征余熱淬火工藝的質(zhì)量狀況,我們與傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)處理的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了對比,見表1。
從結(jié)果對比來看,兩種工藝下均得到回火索氏體組織。雖然余熱淬火晶粒度要粗于普通調(diào)質(zhì)工藝,但力學(xué)性能特別是沖擊韌性要明顯優(yōu)于普通調(diào)質(zhì)工藝。
鍛造棒料在高形變速率和形變量作用下,晶粒得到細(xì)化,位錯(cuò)密度增值率大大提高,產(chǎn)生大量位錯(cuò)纏結(jié),形成位錯(cuò)遺傳,小角晶界增多。這也是為什么一般顯微鏡下觀察的晶粒度差的條件下,反而力學(xué)性能并沒有降低的原因。所以,在制定余熱淬火件的檢查標(biāo)準(zhǔn)時(shí),晶粒度指標(biāo)要區(qū)別對待。
表1 余熱淬火工藝與普通調(diào)質(zhì)工藝檢測結(jié)果對比
另外,由表2可見,在鏈軌節(jié)踏面最厚處,普通調(diào)質(zhì)處理的布氏硬度值相差大于20HBW,而余熱淬火處理的截面布氏硬度值則小于15HBW。從硬度均勻性方面說,余熱淬火工藝要好于普通調(diào)質(zhì)工藝。
表2 截面硬度分布情況對比
余熱淬火工藝 | 普通調(diào)質(zhì)工藝 | |||
序號 | 壓痕直徑/mm | HBW | 壓痕直徑/mm | HBW |
1 | 3.30 | 341 | 3.27 | 347 |
2 | 3.31 | 339 | 3.30 | 341 |
3 | 3.28 | 345 | 3.35 | 331 |
4 | 3.30 | 341 | 3.40 | 321 |
5 | 3.33 | 335 | 3.37 | 326 |
3.余熱淬火工藝質(zhì)量控制要點(diǎn)
根據(jù)產(chǎn)品形狀及材料特征,在實(shí)施余熱淬火過程中,重點(diǎn)控制以下質(zhì)量要點(diǎn)。
(1)原材料控制。原材料的質(zhì)量嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定,包括化學(xué)成分、低倍、偏析等。要求對原材料每個(gè)爐號進(jìn)行入廠理化檢測,確保原材料的質(zhì)量穩(wěn)定。
(2)選擇合理加熱溫度并實(shí)施嚴(yán)格的溫度控制。為避免棒料晶粒度的迅速長大,務(wù)必選擇合適的始鍛溫度,并嚴(yán)格控制棒料的重復(fù)加熱次數(shù)。在中頻加熱爐出口和淬火入油口安裝紅外測溫及分選裝置,保證溫度在要求范圍。
(3)淬火介質(zhì)的選擇。我公司選用好富頓快速淬火油,采用特殊設(shè)計(jì)噴淋機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)工件的淬透,防范了開裂風(fēng)險(xiǎn)。通過循環(huán)換熱,實(shí)現(xiàn)油溫的有效控制。
(4)淬火后及時(shí)回火,超過規(guī)定時(shí)間報(bào)廢處理。
目前,我公司已具備鍛造余熱淬火線12條,每年采用該工藝處理的鍛件超過2.5萬t,可減少電能消耗1000萬kWh,生產(chǎn)流程簡化,取得良好的綜合效益。后續(xù)將逐步進(jìn)行其他底盤鍛造件的余熱淬火工藝推廣應(yīng)用。
作者:陳云龍,黃靜華,馬強(qiáng),殷延明,陳兆杭
單位:山推工程機(jī)械股份有限公司
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