34CrNiMo6鋼調(diào)質(zhì)工藝性能優(yōu)化

34CrNiMo6鋼輸入軸是風(fēng)電增速機(jī)中最重要的零部件之一。由于該工件的綜合機(jī)械性能要求較高,采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行調(diào)質(zhì)的工件沖擊韌性特別是低溫沖擊韌性偏低,若提高回火溫度，工件的硬度和強(qiáng)度指標(biāo)又很難合格，為使34CrNiMo6鋼輸人軸調(diào)質(zhì)后達(dá)到其性能要求,就必須對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行優(yōu)化。

傳統(tǒng)工藝為:860℃淬火加熱、油冷淬火、560℃回火。

工藝中淬火加熱溫度860℃為34CrNiMo6鋼的標(biāo)準(zhǔn)淬火奧氏體化溫度，過(guò)高會(huì)帶來(lái)淬火變形、組織粗化及殘余奧氏體量增加等相應(yīng)問(wèn)題",過(guò)低則奧氏體化不充分,使工件淬火效果不好,調(diào)質(zhì)后性能很難合格,所以淬火加熱溫度為860℃是合理的。

淬火冷卻方式采用油冷，淬火冷卻速度比較慢,冷卻時(shí)間比較長(zhǎng),對(duì)生產(chǎn)周期影響比較大。由于淬火冷卻速度受油溫的影響比較大,該工藝對(duì)油溫的控制要求比較高。

回火溫度采用560℃，該溫度過(guò)高會(huì)使工件的硬度偏低,過(guò)低會(huì)使工件的塑性和韌性指標(biāo)不合格，在淬火條件已經(jīng)確定的情況下,該溫度根據(jù)工件的機(jī)械性能要求來(lái)確定。

輸入軸機(jī)械性能要求見(jiàn)表1。

從表1中可以看出,機(jī)械性能中的強(qiáng)度指標(biāo)和硬度均勻性要求較高,均為封閉值,所以傳統(tǒng)工藝中的回火溫度可調(diào)整的空間不大。

工藝優(yōu)化思路

對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行優(yōu)化,應(yīng)從改善工件的淬火效果入手。而在淬火加熱溫度確定的情況下,要改善工件的淬火效果，就應(yīng)該提高工件的淬火冷卻速度,但是工件淬火冷卻速度過(guò)快會(huì)增加工件淬火開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。所以應(yīng)該通過(guò)對(duì)比試驗(yàn),找出工件最合適的淬火冷卻速度,以及對(duì)應(yīng)的回火溫度,盡可能地增加工件中的馬氏體回火組織,提高工件的綜合機(jī)械性能,進(jìn)而達(dá)到工藝優(yōu)化的目的。

試驗(yàn)材料及方法

34CrNiMo6鋼為德國(guó)一個(gè)結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)，按德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 10083-91要求,其化學(xué)成分見(jiàn)表2。

由表2可以看出,34CrNiMo6中含有較多的Cr、Ni和 Mo元素,它的合金化程度較高,其淬透性很好P。

對(duì)比試驗(yàn)采用材料為34CrNiMo6牌號(hào)V類鍛件圓鋼,單件尺寸為120 mmx160 mm~180 mm,共14件依次編號(hào)1~14。對(duì)14件試棒采用不同油溫和雙液(室溫水淬2分鐘+80℃油冷)淬火后,對(duì)調(diào)整回火溫度進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),其工藝參數(shù)見(jiàn)表3。

熱處理用爐為箱式電阻爐,每次裝爐量為1個(gè)試棒。用溫度計(jì)測(cè)油溫,精度為±1℃。拉伸試樣和沖擊試樣的取樣見(jiàn)圖1。

金相試樣取自沖斷后的沖擊試樣。選取優(yōu)化工藝的試樣金相組織進(jìn)行觀察,以判定金相是否合格。5試驗(yàn)結(jié)果及分析

從表4中可以看出1~8號(hào)試棒強(qiáng)度指標(biāo)規(guī)律性下降,而沖擊值提高,說(shuō)明回火溫度的提高對(duì)工件性能的達(dá)標(biāo)非常重要。圖2為3號(hào)試棒的沖擊斷口(-20℃)照片,呈脆性斷口,而從強(qiáng)度指標(biāo)看還有剩余,可以進(jìn)一步提高回火溫度來(lái)改善沖擊值。9號(hào)試棒為室溫油(25℃)淬火,冷卻速度不夠,強(qiáng)度指標(biāo)偏下限,580℃回火,沖擊功合格。從10~14號(hào)試棒的機(jī)械性能可以看出:50℃、80℃油溫淬火對(duì)性能指標(biāo)影響不明顯,而雙液淬火性能較50℃、80℃油溫淬火影響較高,雖然600℃回火能夠得到更好的機(jī)械性能，但會(huì)降低工件的強(qiáng)度指標(biāo)，而采用580℃回火工件的機(jī)械性能滿足要求，從節(jié)約能源降低成本的角度看,580℃回火更加合理。圖3為取自11號(hào)試棒沖擊試樣的金相顯微組織,為回火索氏體組織。

傳統(tǒng)工藝采用油冷淬火冷卻方式，對(duì)油溫的控制要求較高,工件一次交檢很難合格,經(jīng)常要進(jìn)行返工調(diào)質(zhì)處理。這樣,不但增加了能源消耗,而且降低了生產(chǎn)效率,導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高,同時(shí)由于工件尺寸比較大，對(duì)我廠加熱設(shè)備和淬火冷卻設(shè)備形成巨大生產(chǎn)壓力。經(jīng)過(guò)大量對(duì)比試驗(yàn)對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行了優(yōu)化,優(yōu)化的熱處理工藝為:860℃淬火加熱,雙液淬火.580℃向火。淬火冷卻方式采用雙液淬火,雖然雙液淬火操作比較復(fù)雜，但雙液淬火比油冷淬火整體上冷卻時(shí)間短,同時(shí)能夠減輕油槽的生產(chǎn)壓力,提高生產(chǎn)效率。與傳統(tǒng)工藝相比,工件的回火溫度得到提高,相應(yīng)工件的綜合機(jī)械性能得到提高,產(chǎn)品質(zhì)量也提高了一個(gè)檔次。