大型環(huán)類鍛件雙介質(zhì)淬火的應(yīng)用研究

         環(huán)類鍛件要注意的事項(xiàng)有很多，但是并不是每一項(xiàng)都要嚴(yán)格的注意，大型環(huán)類鍛件雙介質(zhì)淬火的應(yīng)用研究，下面這篇文章主要給大家進(jìn)行講述。

       為適應(yīng)現(xiàn)有設(shè)備,并防止鍛件出現(xiàn)淬裂現(xiàn)象,采用水-空間隙淬火方法生產(chǎn)出合格的滾圈鍛件。

       我們山西中重重工股份有限公司承制的電鏟產(chǎn)品中的滾圈鍛件為大型環(huán)類鍛件，產(chǎn)品材質(zhì)為PH130，鍛件外徑為4220mm。按以往的生產(chǎn)模式，應(yīng)采用油冷或水淬油冷的方式進(jìn)行調(diào)質(zhì)。由于產(chǎn)品直徑較大，采用公司現(xiàn)有設(shè)備無法進(jìn)行油冷。若采用單純的水冷萍火，由于含碳量較高，鍛件容易在淬火的過程中發(fā)生開裂。故決定采用水空雙介質(zhì)淬火的方式完成鍛件的調(diào)質(zhì)任務(wù)。

       一、滾圈的主要技術(shù)要求

       滾圈鍛件粗加工尺寸為內(nèi)徑3940mm、外徑4220mm、高度165mm,屬大型環(huán)形鍛件。鍛件要求調(diào)質(zhì)硬度為187 - 229 HBW,鍛件壁厚140mm,鍛件鋼號(hào)為PH130。

       二、熱處理難點(diǎn)及措施

       鍛件為大型環(huán)類鍛件，壁厚相對較薄，鍛件高度較小直徑較大，含碳量較高，且有調(diào)質(zhì)硬度要求。由于滾圈鍛件直徑較大,以我單位現(xiàn)有設(shè)備無法對此類鍛件進(jìn)行油冷處理，若采用常規(guī)水冷淬火則會(huì)面臨淬裂的風(fēng)險(xiǎn)，且在調(diào)質(zhì)過程中極易發(fā)生變形。

       措施：(1)防止鍛件開裂:在淬火過程中鍛件表面和心部冷卻速度不一致，產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，內(nèi)外溫差越大，則熱應(yīng)力越大。鍛件在淬火過程中表面和心部發(fā)生相變的先后順序不一樣，由于相變伴隨著體積變化，則在淬火過程中也會(huì)產(chǎn)生組織應(yīng)力。在熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的影響下，鍛件會(huì)發(fā)生一定程度的變形，甚至開裂。由于含碳量較高的鍛件塑韌性較差，在調(diào)質(zhì)過程中開裂的風(fēng)險(xiǎn)更大，所以很多鍛件都采用空冷或者油冷的方式進(jìn)行冷卻。若要采用水冷的方式進(jìn)行淬火,則需要盡力減小淬火過程中的應(yīng)力，若能減小鍛件的內(nèi)外溫差，則可減小鍛件的熱應(yīng)力。同時(shí)還要保證鍛件的冷卻速度，盡可能獲得更好的淬火效果。 鍛件人水后,表面溫度會(huì)急劇下降，鍛件心部溫度 下降緩慢，鍛件內(nèi)外溫差會(huì)越來越大。若在水冷一段時(shí)間后再空冷，由于心部溫度較高，鍛件的表面溫度會(huì)上升，內(nèi)外溫差逐漸減小。如此反復(fù)進(jìn)行，可使鍛件內(nèi)外溫差維持在安全范圍之內(nèi)，防止鍛件調(diào)質(zhì)時(shí)因應(yīng)力過大而開裂。

       (2)防止熱處理變形：在保證熱處理硬度的 前提下,適當(dāng)增大鍛件件的熱處理余量，尤其是內(nèi)控的熱處理余量;采用三件滾圈合鍛的方案，增加鍛件高度，調(diào)質(zhì)后再機(jī)加工分開，以此來防止鍛件調(diào)質(zhì)變形。

       三、熱處理工藝制定

       滾圈調(diào)質(zhì)采用水-空雙介質(zhì)冷卻方式。

       鍛件首次人水時(shí)表面溫度會(huì)迅速下降，并產(chǎn)生相變，首次入水后冷卻至表面完成相變且溫度低于最終回火溫度為宜。可以看出，鍛件入水3min后表面溫度在450°C左右，心部降溫至800°C ,內(nèi)外溫差較大。若水冷4 min以上，鍛件表面溫度就會(huì)下降至400°C以下，進(jìn)入冷硬溫度范圍，淬裂危險(xiǎn)性也增加了。完成首次人水后立即出水空冷。由于心部溫度較高，表面溫度會(huì)因返熱而上升，初步估測出水3 min后鍛件內(nèi)外溫差減小，表面返溫速度會(huì)減小，但考慮到生產(chǎn)現(xiàn)場綜合因素的不確定性，初步制定第一次出水空冷時(shí)間為3min,并在現(xiàn)場用紅外測溫儀監(jiān)測根據(jù)實(shí)際情況調(diào)控空冷時(shí)間。第二次人水時(shí)，以心部完成相變?yōu)橐耍紤]到首次人水3min,二次人水時(shí)間同樣為3min則累\積水冷實(shí)際為6min，鍛件心部溫度預(yù)計(jì)將降至600T左右，該溫度已經(jīng)在相變溫度點(diǎn)以下。然后48出水空冷，減小鍛件內(nèi)外溫差。空冷3min后，鍛件經(jīng)過兩次水冷間隙冷卻， 內(nèi)外溫差已經(jīng)很小，且水溫已升高到801左右，可以考慮水冷時(shí)間長些，確保鍛件組織轉(zhuǎn)變充分。回火溫度,鍛件要求硬度為220 ~ 260 HBW，考慮水空間隙冷卻效果不如水冷效果，故將回火溫度初步定為550T，若硬度超上限則補(bǔ)充回火即可。

       通過水空間隙淬火的方法對含碳量較高的大型環(huán)類鍛件進(jìn)行調(diào)質(zhì)是可行的，通過鍛一取二的方法可以有效的防止環(huán)類鍛件調(diào)質(zhì)變形。水空間隙淬火的實(shí)際淬火效果稍優(yōu)于油冷淬火效果。

       以上就是這篇文章主要給大家講述的內(nèi)容，希望對大家能夠有所幫助。選擇中重，選擇品質(zhì)！