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离子渗氮工艺改变齿轮传动件高频淬火变形裂纹问题

推土机用齿轮传动件采用高频淬火得到表面硬化层,该工艺易造成工件表面裂纹,工件变形大,严重影响后续装配配合。离子渗氮工艺是应用广泛的一种表面化学热处理技术,可以显著提高钢铁制件的表面硬度、耐磨性、疲劳强度及抗腐蚀能力,工件表面无氧化、变形小。而且污染小,节约能源和气源。

 

本文通过研究离子渗氮工艺参数对42CrMo材料渗氮层性能的影响,掌握了42CrMo传动件离子渗氮工艺规律和特点,以期改善现有工艺变形大、裂纹的现状,节约生产成本。

 

1.工艺参数的确定

影响离子渗氮工艺参数主要有渗氮温度、渗氮压力和渗氮保温时间,针对工件齿数多、齿形密、齿较薄的特点,以及42CrMo材料本身的特性,设定工艺参数如表1所示。

表1  42CrMo渗氮工艺

参数

升温时间/h

渗氮温度/℃

保温时间/h

渗氮压力/Pa

要求

10

520

20

280~300

2.过程记录

试验中设备整体控制平稳,通过图1过程记录可以看出,在保温阶段工艺参数稳定。图2为工件渗氮照片。

 

图1 渗氮参数记录曲线

 图2 工件渗氮照片

 

3.检测结果

(1)表面硬度

在300g和1000g检测压力下,表面硬度均符合图样要求。

表2   表面硬度检测结果

检测压力

表面硬度

HV0.3

769

735

761

HV1

677

682

666

(2)硬化层深度

根据图3硬化层梯度检测结果见图4,齿顶渗氮层达到0.55mm,齿根达到0.45mm。

图   3

图4  齿顶、齿根渗氮层硬度梯度

 

(3)渗氮层组织

从图5金相组织看出,渗氮层白亮层厚度为10μm,疏松级别1~2级。

图5  渗氮层金相组织 100×

 

(4)渗氮层脆性状况

从图5脆性检测压痕来看,边角无塌陷,脆性情况达到1级

(a)

(b)

(c)

图6  渗氮层脆性检测

 

4.局部防渗处理

采用离子渗氮专用涂料进行了试验,通过试块检测,防渗面硬度没有增加,加工情况良好,验证了防渗涂料的有效性。图6为工件涂料情况。

图7 工件防渗涂料

 

5.结语

对推土机42CrMo材料传动件采用离子渗氮工艺试验后,各项检测结果符合要求,工件畸变符合装配要求。后续采用表面离子渗氮替代高频淬火,可改善现有工艺变形大、裂纹的现状,节约生产成本。另外,采用离子渗氮,污染小,环境友好。


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