20CrMo钢板渗碳淬火变形矫正方法

HEATS

摘要：钢板淬火是热处理行业中多年存在一个比较棘手的难题。在表面要求较高硬度的情况下，校平是最大难题。采用铸铁平板加压淬火后零件变形小，保证表面硬度，不开裂，是一种创新方法。经测量20CrMo钢板渗碳淬火表面硬度53HRC—65HRC，15mm厚的钢板全部淬透。方法简单易行，特别适合处理小批量或单件生产。该工艺也可在其它板形零件热处理变形矫正推广使用。

关键词：钢板；热处理；变形；矫正

1 前言 7 l0 g: p1 c: l

    铝箔冷轧机上的衬板，面积为330mm×330mm，厚度有5mm,8mm，15mm 3种。工艺要求表面硬度大于55HRC。心部硬度25—30 HRC。为了满足技术要求，选用了20CrMo钢板，采用常规渗碳工艺，一次加热淬火工艺。淬油处理后，工件产生了很大的变形。最大变形量超过5mm—10mm。由于表面要求较高硬度，校平成了最大难题。处理板形零件一般采用加压淬火方法，通常非专业工厂不具备专用加压淬火设备。在实验的基础上，采用简易办法，成功的解决了难题，并获得了较好的效果。

2 材料与实验方法

(1)选材  为了满足技术要求，试验材料选用了淬透性好的20CrMo钢板作为试验材料，加工成面积为150×150衄，厚度为5mm,8mm，15mm试件。 / T" D/ `- i: u: o

(2)热处理工艺 ! d8 P2 ]! J2 N6 H6 T+ w* T

    渗碳：将试件加热到900℃，保温7小时，随后降温冷却。

    淬火：渗碳后的试件重新加热到850℃，保温15分钟，出炉后迅速放在两铸铁平板中间冷却，利用铁板的热传导作用，降温淬火。

    检验：用HR150硬度计检测淬火试件表面硬度为53HRC—64HRC。心部硬度25HRC—30HRC。

    采用热处理工艺曲线如下：

( P4 ?; D4 A( I8 F% D

" t* S7 d! C/ e9 Q8 r6 D& g6 y# _

9 B- t1 n% @! B* A2 Q& |

(3)试样制备

    取样：为了保证试样准确性，取样部位选在试件中心，每一试件取出3块15×15mm试样。取样采用了Q-100型自动金相切割机，切割过程中采用较大水量，充分冷却，确保试件不受热发生组织变化。

3 H9 _8 N5 {/ f- t* P8 f4 R

    磨抛：样品的磨、抛在DMP—3A10a自动金相研磨抛光机上进行，三组试样同时夹在同一卡具上制备，如图2、3所示。保证试样的一致性。磨抛参数为：试样压力100牛顿，磨盘转速300r/min，磨抛时间每道工序3分钟，金相组织可达到照相效果。

    侵蚀：样品制备后，用4％硝酸酒精溶液侵蚀出金相组织。 * K; F# h- ^* A- W, y

(4)淬硬层深度测量

    为了确定淬硬层深度，采用MH-6型显微硬度计进行了测量，载荷200g，保持时间5s。由表及里测量显微硬度，并由设备将显微硬度转换为洛氏硬度。 - o1 V. Y# e& d

0 q" _* t: [9 ^$ o, i0 M9 C# v( J

3、试验结果 , }9 e' l( r- @' z+ ?, J4 B

% [2 U( f9 r$ Z J. ]! ?

显微硬度测量结果

. ]$ ]. |% | W. Q

: `7 ]" v5 p' K. V+ ? d

4、讨论 % F$ F( a. N* Z3 _; v- U; v, e, _

9 @3 y v* l+ `/ Z$ h% E

20crMo钢有较好的淬透性，无回火脆性，有较高的热强性，是一种较好的渗碳钢种。钢板采用直接淬油工艺，由于零件受热应力和组织转变应力的影响，不可避免的产生变形。考虑回火调校的办法，回火温度低，可保证表面硬度不降低，但变形难以调整，加大的变形量会导致表面开裂。提高回火温度，即便可调回变形量，但硬度降低，耐磨性下降，不能满足技术要求。通常应用加压淬火工艺，但必须具备专用加压淬火设备。试验采用铸铁平板冷却，淬火后零件几乎无变形，测量20CrMo钢渗碳淬火件表面硬度为53HRC—64HRC，心部硬度为25—30HRC。由于担心零件淬裂，采用的低倍金相和高倍金相进行了观察，表面和心部的金相组织如图5，图6所示。金相组织观察表明，淬火件表面是片状马氏体组织和残余奥氏体，心部为板条马氏体。低倍和高倍金相观察淬火件表面层未发现裂纹。采用铸铁平板淬火处理十余件产品，均达到技术要求。

* H$ a; v n' p8 w! U. m

5、结论

. C0 y, v9 k5 @& w/ P

    钢板淬火是热处理行业中多年存在一个比较棘手的难题，主要是变形难以控制。采用铸铁平板加压淬火工艺是一种简单有效的方法。保证零件表面硬度，不开裂，无变形。是一种创新方法。特别适应于小批量或单件生产，实验表明，采用铸铁平板加压淬火处理20CrMo钢，渗碳层表面硬度达53HRC—64HRC，15mm厚钢板全部淬透。该工艺对其它板形零件热处理变形矫正也可借鉴。