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水空交替淬火应用实例

大直径合金钢零件调质,采用水空交替淬火替代油淬火,无环境污染,生产成本较低,零件金相组织和力学性能都优于油淬火。


1.零件介绍

我公司一种关键零件0A21074半轴,材料为42CrMo,技术要求:调质处理,硬度269~321HBW,零件示意如图1所示。



该零件单件重量120kg,最大直径145mm,年用量在3000根左右,原工艺方案如图2所示,热处理后硬度,277~285HBW,零件质量稳定可靠,无质量问题。


2.工艺改进原因

采用油淬火有以下缺点:淬火时有大量油烟,污染环境,也对操作工人健康有害;工件尺寸较大,淬火时出现大量明火,存在火灾隐患,淬火油消耗量比较大,生产成本较高;淬火后必须清洗,增加生产成本和延长生产周期。


3.新工艺介绍

采用水空交替淬火,用清水替代价格昂贵的淬火油,尤其对大型零件,减少一次投入更有实际意义。对环境无污染,属于绿色热处理工艺,水空交替淬火后零件组织和力学性能都优于淬油后零件。工艺的难度在于水空交替淬火的时间控制。基于以上原因我们进行了几次工艺试验最终取得成功。具体工艺如图3所示。现已批量生产300多根,质量稳定,工艺试验成功。



4.结语 

合金钢采用水空交替淬火,空冷时间控制很重要。如果空冷时间太长,得不到淬火马氏体,如果空冷时间太短,淬火太剧烈,台阶部位应力过大,容易产生淬火裂纹,如图4所示。工艺试验必须进行小批量多次试验,质量稳定后方可进行批量生产。


图  4

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