GCr15刮油輥表面感應(yīng)淬火優(yōu)化

劉衛(wèi)華

常州寶菱重工機(jī)械有限公司 江蘇常州 213019

1 序言

圖1 刮油輥斷裂現(xiàn)象

2019年，常州寶菱重工機(jī)械有限公司承接一批刮油輥備件合同，據(jù)了解此刮油輥在用戶使用過(guò)程中出現(xiàn)了斷裂現(xiàn)象，如圖1所示。由于工件輥身部位有效尺寸僅12mm，GCr15材質(zhì)一般中頻感應(yīng)淬火有效淬硬層深度在8～10mm，幾乎整體淬硬，基體韌性不足，使用過(guò)程受較大載荷情況下易引起開裂[1]。因此，本次刮油輥生產(chǎn)通過(guò)表面淬火工藝參數(shù)的優(yōu)化，目標(biāo)是將有效淬硬層深度控制在3mm左右。

2 毛坯改善

刮油輥毛坯采用GCr15材質(zhì)，首先對(duì)毛坯進(jìn)行金相組織檢測(cè)，如圖2所示，組織為珠光體+白色網(wǎng)狀碳化物，存在粗晶現(xiàn)象。

對(duì)毛坯進(jìn)行組織細(xì)化改善處理，選用900℃正火+790℃球化退火處理，處理后金相檢測(cè)發(fā)現(xiàn)組織得到細(xì)化改善，但是碳化物顆粒呈聚集狀、半網(wǎng)狀、網(wǎng)狀分布，碳化物網(wǎng)狀級(jí)別＞3級(jí)，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求（見圖3）。

圖2 毛坯組織

圖3 正火+退火組織

再次進(jìn)行940℃感應(yīng)淬火+790℃退火細(xì)化處理，金相檢測(cè)碳化物網(wǎng)狀級(jí)別為3級(jí)（見圖4）[2]，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。毛坯組織得到明顯改善，合格后進(jìn)行調(diào)質(zhì)預(yù)處理，基體硬度控制在40～45HSD，目的是為后續(xù)表面感應(yīng)淬火做好組織準(zhǔn)備。

圖4 淬火+退火組織

3 淬火過(guò)程

刮油輥中頻連續(xù)感應(yīng)淬火過(guò)程選用了兩個(gè)淬火速度，分別為2mm/s、3mm/s，進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比。淬火+340℃回火后硬度基本在74～76HSD之間，取截面試塊進(jìn)行硬度梯度及淬火表面金相檢測(cè)。硬度梯度如圖5所示，表面金相組織如圖6所示。

從淬硬層深度曲線得出，在2mm/s感應(yīng)淬火移動(dòng)速度下，淬硬層深度約3.5mm；在3mm/s淬火移動(dòng)速度參數(shù)下，淬硬層深度約3.0mm。

圖5 刮油輥淬硬層深度曲線

圖6 表面金相組織（500×）

GCr15刮油輥中頻感應(yīng)淬火后表面組織為回火隱晶馬氏體+碳化物+少量殘留奧氏體[3]，組織較細(xì)，為正常淬火組織。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)高溫淬火+球化退火處理可有效改善GCr15刮油輥毛坯組織狀況，為后續(xù)熱處理做好準(zhǔn)備。

淬火采用2mm/s淬火移動(dòng)速度，淬硬層深度約3.5mm，滿足刮油輥≥2.0mm的技術(shù)要求，且有效降低淬硬層深度，減少淬火對(duì)基體組織的影響，保證基體韌性，確保工件的使用性能。

首批次生產(chǎn)的刮油輥均按此工藝參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，工件在用戶現(xiàn)場(chǎng)取得了良好的使用效果，獲得了用戶的良好評(píng)價(jià)。