大型環類鍛件雙介質淬火的應用研究

         環類鍛件要注意的事項有很多，但是并不是每一項都要嚴格的注意，大型環類鍛件雙介質淬火的應用研究，下面這篇文章主要給大家進行講述。

       為適應現有設備,并防止鍛件出現淬裂現象,采用水-空間隙淬火方法生產出合格的滾圈鍛件。

       我們山西中重重工股份有限公司承制的電鏟產品中的滾圈鍛件為大型環類鍛件，產品材質為PH130，鍛件外徑為4220mm。按以往的生產模式，應采用油冷或水淬油冷的方式進行調質。由于產品直徑較大，采用公司現有設備無法進行油冷。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生開裂。故決定采用水空雙介質淬火的方式完成鍛件的調質任務。

       一、滾圈的主要技術要求

       滾圈鍛件粗加工尺寸為內徑3940mm、外徑4220mm、高度165mm,屬大型環形鍛件。鍛件要求調質硬度為187 - 229 HBW,鍛件壁厚140mm,鍛件鋼號為PH130。

       二、熱處理難點及措施

       鍛件為大型環類鍛件，壁厚相對較薄，鍛件高度較小直徑較大，含碳量較高，且有調質硬度要求。由于滾圈鍛件直徑較大,以我單位現有設備無法對此類鍛件進行油冷處理，若采用常規水冷淬火則會面臨淬裂的風險，且在調質過程中極易發生變形。

       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，產生較大的熱應力，內外溫差越大，則熱應力越大。鍛件在淬火過程中表面和心部發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產生組織應力。在熱應力和組織應力的影響下，鍛件會發生一定程度的變形，甚至開裂。由于含碳量較高的鍛件塑韌性較差，在調質過程中開裂的風險更大，所以很多鍛件都采用空冷或者油冷的方式進行冷卻。若要采用水冷的方式進行淬火,則需要盡力減小淬火過程中的應力，若能減小鍛件的內外溫差，則可減小鍛件的熱應力。同時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,表面溫度會急劇下降，鍛件心部溫度 下降緩慢，鍛件內外溫差會越來越大。若在水冷一段時間后再空冷，由于心部溫度較高，鍛件的表面溫度會上升，內外溫差逐漸減小。如此反復進行，可使鍛件內外溫差維持在安全范圍之內，防止鍛件調質時因應力過大而開裂。

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

       三、熱處理工藝制定

       滾圈調質采用水-空雙介質冷卻方式。

       鍛件開始入水時表面溫度會迅速下降，并產生相變，入水后冷卻至表面完成相變且溫度低于結尾回火溫度為宜。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 ,內外溫差較大。若水冷4 min以上，鍛件表面溫度就會下降至400°C以下，進入冷硬溫度范圍，淬裂危險性也增加了。完成開始入水后立即出水空冷。由于心部溫度較高，表面溫度會因返熱而上升，初步估測出水3 min后鍛件內外溫差減小，表面返溫速度會減小，但考慮到生產現場綜合因素的不確定性，初步制定開始出水空冷時間為3min,并在現場用紅外測溫儀監測根據實際情況調控空冷時間。第二次入水時，以心部完成相變為宜，考慮到開始入水3min,二次入水時間同樣為3min則累積水冷實際為6min，鍛件心部溫度預計將降至600T左右，該溫度已經在相變溫度點以下。然后48出水空冷，減小鍛件內外溫差。空冷3min后，鍛件經過兩次水冷間隙冷卻， 內外溫差已經很小，且水溫已升高到801左右，可以考慮水冷時間長些，確保鍛件組織轉變充分。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類鍛件進行調質是可行的，通過鍛一取二的方法可以有效的防止環類鍛件調質變形。水空間隙淬火的實際淬火效果稍優于油冷淬火效果。

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