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    钢深层渗碳工艺对组织性能有哪些影响?
    点击次数:190 发布时间:2019-05-13

    钢深层渗碳工艺对组织性能有哪些影响?

    针对于:18CrNiMo7-6

    近十多年来,风力发电、高铁等的高速发展,欧标18CrNiMo7-6钢被广泛应用于制造风电变速箱齿轮、大模数齿轮、重载齿轮等。随着齿轮模数增大,渗碳工艺要求有效硬化层深在3mm,甚至4mm或5mm以上。对于18CrNiMo7-6渗碳钢硬化层深在3mm以上的渗碳工艺,国内一直有不同的观点,而欧美都采用渗碳直接淬火工艺。因此,对18CrNiMo7-6钢硬化层深在3mm以上,采用渗碳直接淬火和渗碳一次淬火两种不同工艺,进行金相组织、力学性能研究,为18CrNiMo7-6钢渗碳热处理提供工艺试验依据。

     

    钢深层渗碳工艺对组织性能有哪些影响?

    试验材料和试验方法

    试验用18CrNiMo7-6钢采用电弧炉真空脱气冶炼,浇注成钢锭,经开坯、锻造拨长,以及正火、高温回火预先热处理,制成φ30mm×180mm圆棒试样,再进行渗碳。试样化学成分为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,其余为Fe。

     

    φ30mm×180mm圆棒试样与齿轮一起在Aichelinφ1600mm×2000mm井式可控气氛渗碳炉渗碳,渗碳温度920~930℃,渗碳强渗期碳势控制在1.1%~1.2%,强渗时间38~45h,扩散期碳势为0.65%~0.75%,扩散时间为14~20h。然后随炉降温。降温至830~850℃保温0.5h出炉。其中两件试样直接入60℃G油淬火,淬火时间30min;另两件试样入缓冷炉缓慢冷却至室温,再随零件进Aichelin多用炉加热,加热温度830~850℃,碳势为0.65%~0.75%,保温6h,入60℃G油淬火,淬火时间30min。4件试样均在160~180℃回火6h,出炉空冷。渗碳淬火、低温回火后按GB/T25744—2010《钢件渗碳淬火回火金相检验》和GB/T9450—2005《钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核》进行金相组织和有效硬化层深度检验。利用AXIOOBSERVER.AI金相显微镜观察组织,利用FM—700半自动显微硬度计检验有效硬化层深度,利用CMT5303万能试验机进行拉伸试验,利用ZBC3302B冲击试验机进行冲击试验。

     

    结论

    通过对18CrNiMo7-6钢深层渗碳直接淬火、低温回火和渗碳缓冷再加热淬火、低温回火两种工艺试验研究,得出如下结论:

     

    (1)18CrNiMo7-6钢930℃渗碳,渗碳强渗碳势控制1.1%~1.2%,时间40h,扩散碳势0.65%~0.75%,时间为15h,然后随炉降温至830℃,碳势0.65%~0.75%,保温0.5h出炉,在60℃G油淬火,冷却0.5h,并160℃×6h回火后,渗碳层组织C1级,M4级,A残4级,硬化层深度HV1550:3.84mm,表面硬度60~61HRC,心部组织1级,心部硬度40HRC;晶粒度7~8级;抗拉强度:1229MPa,屈服强度:1014MPa,伸长率9%,断面收缩率49%,冲击吸收能量49J。

     

    (2)18CrNiMo7-6钢930℃渗碳,渗碳强渗碳势控制1.1%~1.2%,时间40h,扩散碳势0.65%~0.75%,时间为15h,然后随炉降温至830℃,碳势0.65%~0.75%,保温0.5h出炉缓冷至室温,再加热至830℃,碳势0.65%~0.75%,保温6h,入60℃G油淬火,并160℃×6h回火后,渗碳层组织C1级,M3级,残留A2级,硬化层深HV1550:3.90mm表面硬度60~61HRC,心部组织1级,心部硬度40HRC;晶粒度7~8级;抗拉强度:1262MPa,屈服强度:1048MPa,伸长率9.5%,断面收缩率51%,冲击吸收能量45J。

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