从材料组织结构的角度防止渗碳和淬火产生裂纹

2017年04月13日

从组织结构的角度分析

 

(1)控制齿轮表面碳浓度 所生产的齿轮是在井式炉中渗碳,碳粉控制不是太好,齿轮表面含碳量往往偏高有时会达到 1.2%~1.3%。含碳量高相应组织中便形成网状或尖角状碳化物,并有较多的残余奥氏体。过多而且分布不良的碳 化物在磨削过程中往往会脆裂而形成裂纹;大量的残余奥氏体在磨削过程中,由于受挤压力的作用,会发生 马氏体转变而引起局部体积膨胀,同时又在磨削热的作用下引起收缩最后形成拉应力导致裂纹产生。

 

基于以上分析,应严格控制渗碳过程中的碳粉使表面含碳量降到 0.8%~1.0%范围,相应使碳化物和残余 奥氏体都控制在 3 级以下,有效地改善了组织状态。

 

(2)控制奥氏体晶粒度 渗碳和淬火温度高会使奥氏体晶粒粗大,淬火后形成粗针马氏体。粗大的针状马氏体脆性高,磨削时容易产生脆裂,为此,调整了原来的热处理工艺:渗碳温度由原 930℃降到 900℃,淬火温度由原 850℃降为 820℃,经改进后得到的马氏体就比较细小。

(3)调整回火工艺减小淬火应力 奥氏体淬火形成的马氏体是膨胀状态,工件磨削过程中产生的热量会引起马氏体回火收缩,而这种收缩由于受到母体刚性金属的制约,便会在表面局部产生拉应力,当这种拉应力达到一定极限值,便会形成裂 纹。基于这一分析,采取适当地提高回火温度、延长保温时间的办法将原来的 170℃×2h 回火改为 200℃×4h 的回火工艺(大件齿轮的时间更长)。根据情况,特别是在冬天,有时还采取补充二次回火的措施。

来源:南通张小明机械设备有限公司
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张海洪
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