中高碳鋼工件高頻加熱設備熱處理工藝分析及復碳工藝應用
中高碳鋼工件在高頻加熱設備熱處理加熱后易出現氧化脫碳,使工件硬度、強度、耐磨性及疲勞性能下降,往往造成工件發生早期失效;而對于要求較高的工件,脫碳后必須經復碳處理方可再加工使用。
工件加熱溫度與脫碳層深度的關系中可以看出,工件脫碳深度隨高頻加熱設備加熱溫度升高而增大,在850℃左右達最大值;高于850℃時,工件氧化速度超過脫碳速度,且氧化皮形成使脫碳減少,脫碳層深度明顯下降。可見脫碳層深度在0.4-0.5mm之間。復碳工藝試驗采用固體滲碳,其優點是適于單件或小批量生產,設備簡單,適應性強,滲劑來源廣等。滲碳前,工件在820℃保溫以減少溫差,使工件滲層更均勻。滲碳工藝為900℃x3h,降至860℃x0.5h,保溫后冷卻;滲劑采用木炭與鑄鐵屑(質量比為1:1)配制,復炭后,5CrNiMo 鋼工件硬度為55-58HRC,GCr15鋼試樣硬度達62-64HRC,滿足了工件技術要求。
上述復碳工藝試驗在生產中得到了應用。5CrNiMo鋼熱壓墊塊要求整體在高頻加熱設備加熱后硬度為47~50HRC,由于加熱時間長而出現脫碳。墊塊采用復碳工藝。工件復碳后,墊塊硬度為48-50HRC,滿足了技術要求,工件使用壽命延長。復碳工藝另一個典型實例為GCr15鋼刀具處理。GCr15刀具用于擠壓波紋管鋼管加工,要求工件硬度為50 -54HRC。工件在高頻加熱設備熱處理中因加熱不當出現脫碳缺陷。滲碳劑(質量分數)為:90%木炭+10%Na2C030 復碳后硬度為51-53HRC,符合技術要求。復碳工藝要點及注意事項如下:(1)中高碳鋼工件復碳多采用固體滲碳法,復碳時間與脫碳加熱時間相當或適當加長。(2)對于中碳鋼工件,復碳時,滲劑宜加入一定比例的鑄鐵屑、碳化硅粉末等稀釋劑成分,以適當降低碳勢。(3)高碳鋼工件經復碳工藝處理后,有時工件表面碳含量比基體碳含量略高,對其使用性能無不良影響。
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