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42CrMo鋼氣體多元共滲

發(fā)布時(shí)間:2021-05-21 人氣:

        42CrMo鋼用于制造弧形齒聯(lián)軸器的各種關(guān)鍵精密機(jī)械零件,如內(nèi)外齒軸套和內(nèi)外齒輪等各種關(guān)鍵零件。并且要求表面具有高硬度和耐磨、耐蝕性能及較高沖擊韌性。因此,才能滿足各種機(jī)械零件的技術(shù)性能要求。對(duì)這些精密機(jī)械零件,除了選擇適合的材料之外,還需要進(jìn)行適合的化學(xué)熱處理來(lái)改善金屬材料的表面成分和組織性能。采用氣體多元共滲是很有效的方法,在氣體滲氮爐中加人多元共滲劑進(jìn)行氣體多元共滲。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐得出了***佳共滲工藝。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)應(yīng)用,工藝成熟,性能穩(wěn)定,節(jié)能環(huán)保,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
鍛件

試驗(yàn)材料與方法
        弧形齒聯(lián)軸器各精密零件的工藝流程為鍛造→退火或正火→機(jī)械粗加工→淬火調(diào)質(zhì)處理,表面硬度要求達(dá)28?32 HRC。本文共滲試驗(yàn)材料為42CrMo鋼,試樣尺寸10 mm X 10 mm X30 mm,經(jīng)機(jī)械和磨削加工達(dá)到設(shè)計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),在氣體滲氮爐中加人多元共滲劑進(jìn)行氣體多元共滲,共滲介質(zhì)選擇氨氣,共滲溫度為520?550 0C。
        試驗(yàn)選擇RJJ105型氣體滲氮電爐,為了防止漏氣,在電爐的風(fēng)扇軸勁處加裝了密封和冷卻裝置,提高了密封性能。
共滲層深及硬度

        42CrMo鋼試樣經(jīng)氣體多元共滲后,逐層磨去0.10 mm,用維氏硬度計(jì)HV10測(cè)定共滲層的硬度值,共滲24 h后試樣共滲層硬度分布,可見(jiàn),共滲層及表面硬度的分布比較平滑。
共滲層相結(jié)構(gòu)及顯微組織

        采用奧地利MEF型立式金相顯微鏡觀察共滲試樣的顯微組織。可見(jiàn),42CrMo鋼共滲后,表層晶粒較細(xì)小。經(jīng)X身線衍儀測(cè)定,共滲層主要 由s~Fe3N、Y-Fe4N及富氮a~FeN相組成。
        用NP4型光電子能譜儀和ATX-333型電子探針儀對(duì)42CrMo鋼氣體多元共滲試樣的表面成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明,在共滲金屬表層中有氮、鈦、鉻、 碳、娃、氧等多種元素滲人,并在共滲表層中形成TiN、 TiC、CrN、CrC、SiN、SiC等多種共滲物相結(jié)構(gòu),這可提高共滲零件的表面硬度和耐磨、耐蝕性能及較高沖擊韌性。
氣體多元共滲與氣體滲氮比較

        在設(shè)備和工藝下,對(duì)42CrMo鋼試樣進(jìn)行氣體滲氮,在520?550 °C滲氮45 h,滲氮層深 0.45?0.50 mm,表面硬度542?561 HV10,脆性1級(jí),因滲氮時(shí)間長(zhǎng),零件容易變形。而氣體多元共滲試樣,在520?550 C共滲24 h,共滲層深0.47?0.52 mm, 表面硬度642?688 HV10,脆性1級(jí),共滲效果顯著,共滲溫度低,零件變形小,提高了共滲零件的疲勞強(qiáng)度和使用壽命。
        對(duì)經(jīng)氣體多元共滲與氣體滲氮后的試樣進(jìn)行耐蝕性能試驗(yàn),具體方法為:在干燥器內(nèi)裝20%的NaCl水溶液,將試樣放置在干燥器的隔板上,將干燥器放人電熱干燥箱中于45 C恒溫90 h。試驗(yàn)結(jié)果表明,氣體多元共滲后的試樣無(wú)銹蝕現(xiàn)象,而經(jīng)氣體滲氮后的試樣銹蝕嚴(yán)重。這是由于氣體多元共滲試樣表層中氮含量達(dá)27.1%,還有多種元素滲人。因此其耐蝕性能是氣體滲氮的4?5倍,抗蝕性能效果顯著。
鍛件
生產(chǎn)應(yīng)用
        將氣體多元共滲工藝應(yīng)用于各種關(guān)鍵精密機(jī)械零件,如內(nèi)齒軸套、外齒軸套和內(nèi)齒輪、外齒輪等,其共滲處理的技術(shù)要求為:共滲層深0.30?0.40 mm,表面硬度540?590 HV10,脆性1級(jí)。給出了經(jīng)520 C x 6 h +550 C x 6 h共滲處理后,各零件的檢查結(jié)果。 結(jié)果表明,共滲層深及表面硬度均滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求,且共滲表層晶粒細(xì)小,有多種元素滲人,并在共滲表層中形成多種共滲物相結(jié)構(gòu)。節(jié)能環(huán)保,提高了生產(chǎn)效率2?3倍,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
        42CrMo鋼采用氣體多元共滲在520?550 C共滲 24 h后,共滲層深0.47?0.52 mm,表面硬度達(dá)到642? 688 HV10,脆性1級(jí),共滲效果顯著,優(yōu)于氣體滲氮。
在共滲金屬表層中有氮、鈦、鉻、碳、硅、氧等多種元素滲人。并在共滲表層中形成TiN、TiC、CrN、CrC、SiN、 SiC等多種共滲物相結(jié)構(gòu),共滲表層晶粒細(xì)小,提高了共滲零件的表面硬度和耐磨、耐腐蝕性能及沖擊韌性。該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單,共滲溫度低,零件變形小,節(jié)能環(huán)保,提高了生產(chǎn)效率2?3倍,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

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