大型厚壁铸钢件托轮热处理工艺.doc

大型厚壁铸钢件托轮热处理工艺 中国有色 ( 沈阳) 冶金机械有限公司( 辽宁110141)赵新民 李 萍我公司承制的缅甸达贡山回转窑项目是我国 “十一五” 期间海外投资开发的五大重点项目之一， 也是中国有色矿业集团在海外投资的最大项目。回 转窑中的托轮选用大型铸钢件，如附图所示。托轮 的尺寸为 2200 / 800mm 1020mm，净重 27t，材质 是 ZG42CrMo，图样要求正火、回火，精加工后硬度205HBW，同时力学性能满足 JB / T64022006 标 准要求。这种大型的厚壁铸件热处理工艺参数，国内没 有现成的资料和经验可作为依据。因此，如何改善 铸件毛坯中的粗大铸态组织，做好预备热处理和最 终热处理工艺的结合，是获得良好的内在组织及表 面硬度的关键。尝试选择正火、回火代替铸件常规 的退火工序，利用正火、回火后余热切割冒口，明 显地改善了粗大的铸态组织。采用两次正火、回火 工艺，使大型的厚壁铸件的表面硬度和力学性能达 到了图样要求，取得了良好的经济效益。陷。( 2)最终热处理采用二次正火、回火在铸后进行一次正火、回火，正火后进行风冷，冷却速度远大于退火时炉冷速度，这使粗大的铸态组织得以 改善，经粗车超声波检测合格后，进行最终的二次 正火、回火。这次正火时，把铸件吊下台车进行风 冷，使托轮表面硬度达到图样上的要求硬度 ( 205HBW) ，力学性能也满足 JB / T64022006 标 准要求。化学成分要求2.为满足托轮表面硬度要求，对托轮的铸件化学成分提出要求，合金元素及碳含量应在中上限，有 利于提高铸件的淬硬性和淬透性，以保证热处理后 力学性能达到图样要求。3.合理选择检测设备对托轮的表面硬度检测设备提出严格要求，常规检测粗车后的硬度使用的是锤击式硬度计，如在 精车后就不可使用这种方法，原因是加工余量已经 小于压痕深度，在工件表面上就会出现凹坑。因此， 我们选择了里氏硬度计 ( G 头) 对托轮在精车后进 行硬度检测，既保证硬度检测的准确性，又保证工 件的表面质量。热处理工艺实施结果4.回转窑中的托轮1. 工艺方案的选择托轮的材质为 ZG42CrMo，热处理工艺参数的选择主要是确定正火、回火温度及保温的时间，在加 热的 过 程 中， 选择台阶式加 热 方 法， 在 350 、650 都留有台阶保温，最终加热到 870 890 ，保 温时间为整个铸件透热，回火温度是 630 。二次正 火 风 冷 时，必 须 将 托 轮吊下台车炉冷 却，使整个铸 件 冷 却 均 匀， 才可保证表面硬度均 匀，没有软点。热处理后经半精加工的硬度检测如 附表所示铸后正火、回火代替铸后退火为保证托( 1)轮的内在质量和工艺的经济性，对这 种 毛 坯 重 达33t 的大型壁厚 ( 700mm) 铸件，如采用铸后常规 退火工艺， 则热处理炉冷时间长， 铸态 粗 大 组 织 很难改善。 根据我们多年的生产实践 经 验， 采 用 了铸后正火、 回火代替铸后退火， 这样 既 有 利 于 改善铸态组织， 使晶粒 细 化、 分 布 均 匀， 又 有 利加强碳势控制以提高零件渗碳质量 株洲南方航空工业有限公司株洲职业技术学院( 湖南( 湖南412002)412002)潘 明夏致斌我公司先后进行了五一厂齿轮、美国齿轮、株洲汽车齿轮等多种零件的试制、小批量生产以及批 量生产。委托加工零件的厂家对零件的热处理质量 要求很高，除了要求加工零件的尺寸完全合格以外， 对零件的金相组织和渗层深度要求都很严格。我们 在对五一厂齿轮、美国齿轮、株洲汽车齿轮的试制 和小批量生产过程中，先后都出现过金相组织和渗 层深度不合格的现象。1. 关于碳势的控制碳势控制的目标碳势是表征含碳气氛在一定温度下改变工件表面含碳量能力的参数，通常可用低碳 钢箔在气氛中的平衡来表示。在实际生产中，常用 钢箔定碳的方法测定碳势或校对碳势。钢箔定碳是 在渗碳温度下将钢箔吊入渗碳炉内，保温一段时间 后取出，采用化学分析法或称重法测定钢箔的含碳 量，即为当时炉内的碳势。在一定温度下加热工件， 若炉内气氛碳势高于钢的含碳量，工件表面渗入碳 原子; 反之则脱碳。碳势是渗碳和碳氮共渗热处理 中十分重要的工艺参数，碳势控制的好坏直接决定 着零件的热处理质量 ( 金相组织的好坏和渗层的 深度) 。渗碳层碳浓度是获得一定渗层组织的前提条件。碳势控制的目标是: 零件表层的碳浓度为 0. 8% 1. 0% ，而且要求零件表层的碳浓度呈较平稳的下降 梯度; 淬火后零件表层的金相组织应为细小的残留 奥氏体 + 细小的针状马氏体 + 细小的碳化物。零件 表层的碳浓度低于 0. 8% ，会出现零件的表面硬度低 的现象; 零件表层的碳浓度高于 1. 0% ，会出现零件 表层的残留奥氏体、针状马氏体、碳化物粗大，零 件表面的组织性能差，而且残留奥氏体过于粗大也 会造成零件的表面硬度低。零件的渗碳层分共析 层、过共析层和扩散层，过共析层为最外层，共析 层在中间。渗层深度为共析层、过共析层深度加扩 散层的一半 ( 金相法) ，零件的共析层、过共析层的 深度介于总深度的 35% 45% 比较合适。对于渗层 深度为 0. 3 0. 6mm 的零件，共析层、过共析层的深 度太浅将造成零件的表面硬度低。只有选用适当的 温度、碳势和时间等参数，并严格地控制这些参数， 才能生产出金相组织好且硬度、渗层深度合格的渗 碳产品。( 1)碳势在渗碳和碳氮共渗热处理中的作用及欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁硬度检测值( HBW)通过对托轮工艺试验及实际产品件二次正火、回火后硬度检测结果分析，该热处理工艺参数、装 炉方式及冷却方式合理可行。二次正火、回火，以 及半精加工后硬度完全达到图样要求，且硬度分布较均匀。( 20110622)件序 号号试验件产品件1212124922225523322362432412223263250251217421124225322052462412842216232265260247725221525225182172042382489259258254252102722282662431126425424722812256277246229file:/C|/Users