凿岩机活塞渗碳淬火,高频退火设备

来源:热处理工艺学作者:网络整理

小型凿岩机活塞是凿岩机上的重要零件,选用材料20CrMnTi钢制造。技术要求为:淬硬层深度为1.5-1.8mm,表层淬火硬度为56-60HRC。热处理工艺采用渗碳加热并加煤油保护,淬火冷却。生产中多次出现在活塞环槽处发生脆断事故。

断裂发生于零件强度较低和应力集中薄弱处环槽壁处,断口与外圆平行,呈壳状剥离,有的淬火后发现裂纹,有的加工中或使用中发生脆断。断面观察发现,裂纹起源于内层,而后向外扩展,断面光滑,属脆性断裂。

断口试样经化学成分、金相组织及晶粒度检验,均属正常。裂纹位于渗碳层过渡区域。金相观察未发现氧化脱碳、异常夹杂等缺陷。这说明活塞环处脆断不是由于材料缺陷和组织异常致使强度下降造成的。

分析指出,以煤油为渗剂的渗碳气氛中含有大量氢气,在较高温度下氢的扩散系数大,易于渗入钢基体中。当钢中氢质量分数超过1×10-6时,将严重影响零件材料的伸长率、断面收缩率和延迟断裂性能,使性能变坏;钢中进入大量氢时易产生氢脆脆断。钢中氢气在渗碳后如重新加热淬火,氢气将从钢中逸出而消除其有害影响,然而该工件渗碳加热中滴煤油保护,工件处于高氢气氛中,零件中的氢不但不能逸出,反而氢会继续渗入。淬火时,工件中的氢不能在马氏体中大量固溶而突然释放,很容易导致氢脆;同时渗碳淬火后过渡区由于相变组织应力和热应力作用形成高拉应力峰,两者共同作用,导致产生氢脆裂纹甚至断裂。此外,氢脆断裂有延迟特征,在后续加工(如喷丸或磨削)时因外力作用,氢气聚集释放和内应力综合作用,使零件经一定时间发生延迟断裂。经检验观察和综合分析,活塞环处脆断是氢致脆断。

为此,改进了热处理工艺,即采用高频退火设备进行感应淬火热处理。此种方式有效避免了氢气高温渗入钢中因素,防止氢脆发生。

许多厂家采用新的热处理工艺后,生产出来的活塞质量稳定,未发现氢脆裂纹和断裂现象,取得了良好效果。更好的是此工艺适合大批量大规模生产,可以大大提高工人的生产效率。

 

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