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齿轮传动件高频淬火变形且有裂纹,试试离子渗氮工艺!

来源:《金属加工(热加工)》杂志


目前,我公司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


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


(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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