滲碳零件壓力機(jī)淬火質(zhì)量的控制

饒良斌　林蔓　張士舉　許慧玲　謝思中

摘 要 為控制滲碳零件變形量，零件需套模具在壓力機(jī)上進(jìn)行淬火，但會產(chǎn)生難以解決的壓傷問題。結(jié)合企業(yè)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分析零件壓傷原因，開展試驗研究，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞 滲碳 淬火 壓傷 措施

中圖分類號：TG156文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1背景

公司研究開發(fā)新品期間，對4批新品零件滲碳淬火后進(jìn)行跟蹤，共114件中出現(xiàn)嚴(yán)重壓傷23件（占比約20%），輕微壓傷80件（占比約70%），嚴(yán)重影響新品開發(fā)進(jìn)度。在保證深度硬度合格的前提下，為更好地解決淬火壓傷問題，并為今后積累寶貴經(jīng)驗，對固體滲透劑裝箱整體包埋淬火等進(jìn)行跟蹤分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，同時開展了一系列試驗論證，最終尋求得到了最佳的工藝方案。

2零件處理工藝

典型零件，高度110mm？2mm？5mm，內(nèi)孔厚度只有3.65mm（試樣垂直切面）進(jìn)行滲碳或氰化，其余表面鍍銅保護(hù)，淬火后要求內(nèi)孔橢圓度≤0.1mm，端面平面度（C面）≤0.1mm。為了滿足零件要求，工藝采取固體滲碳劑裝箱整體包埋保護(hù)加熱，然后套模具在壓力機(jī)上淬火。為了滿足內(nèi)孔橢圓度及端面平面度該兩項要求，淬火模具的設(shè)計通常分為兩個部分，一部分為芯模，控制內(nèi)孔尺寸，保證橢圓度要求;一部分為上模，壓住A、B平面，保證平面度要求，上模安裝在壓力機(jī)上，淬火過程中零件A、B、C三個平面和內(nèi)孔直接與模具接觸。通過對壓傷部位進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)壓傷主要分布在A、B、C三個平面，而內(nèi)孔基本沒有壓傷。

為保證零件表面碳濃度采用整體包埋固體滲碳劑加熱，A、B、C三個平面最容易殘留固體滲碳劑，且該三個面為非滲碳面，硬度相對較低;而內(nèi)孔面為滲碳面，表面硬度相對較高，且加熱過程中內(nèi)孔表面與水平方向基本垂直，固體滲劑相對難以粘附。結(jié)合壓傷分布位置及以上分析認(rèn)為，出現(xiàn)壓傷的主要原因是零件出爐淬火時未能有效清除粘附在零件表面的殘留固體滲碳劑，在與模具接觸過程中，高硬度的固體滲碳劑嵌入零件表層所致。

通過以上分析，找出兩個關(guān)鍵要解決的方向，一是如何避免讓非滲碳面與高硬度的固體滲碳劑接觸造成加熱過程中粘附在表面上，二是如何保證保護(hù)箱內(nèi)的滲碳?xì)夥諠舛?，避免脫碳，淬火后達(dá)不到所需的硬度。

3試驗研究

3.1試驗研究處理方案1

本方案的基本思路為：在裝爐時應(yīng)避免非滲碳面（A、B、C三個平面）直接接觸固體滲碳劑;保證保護(hù)箱內(nèi)的碳濃度，以滿足零件表面硬度要求，具體實驗操作如下：

在保護(hù)箱箱底填充固體滲碳劑（未篩分），填充至1/3高度時將固體滲碳劑平整后鋪墊一層不銹鋼絲網(wǎng)，零件擺放于不銹鋼絲網(wǎng)上，在保證良好滲碳?xì)夥樟鲃有缘那疤嵯?，阻擋了固體滲劑粘附于零件表面。同時，為了既能滿足零件滲碳面硬度，又能達(dá)到淬火時零件表面易于清理，在零件內(nèi)孔處填充經(jīng)篩分的大顆粒固體滲碳劑;而在零件之間的間隙填充部分大顆粒的固體滲碳劑（填充過程中盡量避免滲劑與零件表面直接接觸）。保護(hù)箱密封槽內(nèi)填充未篩分的固體滲碳劑密封處理后裝爐。

采用本方案進(jìn)行改進(jìn)后的裝爐方式，加工了一批零件共30件。淬火后發(fā)現(xiàn)大部分零件表面均無壓傷，其中2件局部表面存在輕微壓痕。測量零件平面度及橢圓度均符合要求，氰化深度及表面硬度均符合要求，但與氰化時相比表面硬度略有降低，且裕度較小。

3.2試驗研究處理方案2

方案1雖然有效解決了零件壓傷問題，但淬火后零件表面硬度裕度較小。為了適當(dāng)提高表面硬度裕度，擬通過提高保護(hù)箱內(nèi)的碳濃度達(dá)到要求，增加固體滲碳劑量，其次保證箱體的密封性。具體實驗操作進(jìn)行適度改進(jìn)：先將箱體進(jìn)行吹砂然后試水，確保無裂紋等現(xiàn)象，然后烘干后將底部的滲碳劑高度從1/3提升至1/2以上;在零件間隙間不再填充固體滲碳劑;槽子密封選用經(jīng)篩分后細(xì)顆粒固體滲碳劑，先填充1/3高度，蓋上蓋子后，再填充嚴(yán)實，確保密封效果。

按此方式，跟蹤加工了共36件零件的淬火，效果良好，未見零件壓傷。測量零件平面度及橢圓度均符合要求，氰化深度及表面硬度符合要求，硬度較氰化時略有提高。

4實際生產(chǎn)改進(jìn)情況

按改進(jìn)后的方法加工了4批次共136件，加工后檢查未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重壓傷現(xiàn)象，出現(xiàn)輕微壓痕6件（占比約4%），但不影響后續(xù)加工，與改進(jìn)前壓傷占比約90%相比得到有效改善和控制。

除有效控制和改善壓傷外，采用非滲碳面分離方法與傳統(tǒng)的整體包埋法相比還具有以下優(yōu)點：

（1）淬火時容易夾持，轉(zhuǎn)移速度快，不會遺漏零件。

（2）殘留滲碳劑少，容易清理。

（3）保證了平面度要求。

5結(jié)論

（1）內(nèi)孔滲碳面填充經(jīng)篩分的大顆粒固體滲碳劑可降低清理難度;

（2）將整體包埋改為固體滲碳劑與非滲碳面分離能有效控制零件表面壓傷。

參考文獻(xiàn)

[1] 翟寶隆.18Cr2Ni4WA鋼滲碳淬火質(zhì)量分析[J].航天工藝，1996（05）：39-41.

[2] 劉文英，孫文儒.壓力機(jī)大齒輪滲碳淬火裂紋成因及預(yù)防[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報，2010（02）：40-41.

[3] 趙世鑫.影響滲碳淬火零件熱處理變形的因素分析及控制[J].綦齒傳動，2009（01）：21-32.

[4] 劉浩龍.5CrMnMo鋼軋輥及鍛模的碳氮共滲淬火與軟氮化復(fù)合處理[J].金屬熱處理，1986（04）：58+60-61.