中频感应退火设备轻松解决20CrMnTiH钢齿轮的裂纹缺陷

日期:2018-11-22 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

中频感应退火设备轻松解决20CrMnTiH钢齿轮的裂纹缺陷

齿轮工件材料为20CrMnTiH钢。热处理工艺为930℃渗碳,炉冷至830-840℃油淬,渗碳层深度1.2-1.6mm。使用中发现,齿轮淬火后在花键根部出现裂纹,裂纹深度约20mm。

检验发现,齿轮淬透性过高,渗碳淬火后完全淬透,心部组织为马氏体+贝氏体,其比体积较大,工件表面呈拉应力状态;由于渗碳加热温度较高,渗层组织为粗大马氏体和40%(体积分数)左右残留奥氏体。

分析认为,工件碳含量在1.10%(质量分数)以上时,温度升高晶粒长大很快。该齿轮表层碳含量为1.2%-1.4%(质量分数)左右,当渗碳温度较高时,奥氏体晶粒长大,从而使马氏体针粗大,齿轮性能变脆。同时,由于齿轮完全淬透,奥氏体转变形成马氏体时,体积膨胀,工件表面受拉应力,齿面残留奥氏体含量高,故压应力较小,因而齿轮最终形成表面拉应力状态。在淬火时,工件产生热应力,组织应力和热应力综合作用使齿轮在花键轴根部处引发应力集中,其拉应力大于工件断裂强度时,齿轮形成淬火裂纹,并在交变应力作用下裂纹扩展使齿轮断裂。

齿轮淬透性偏高并且马氏体粗大是产生工件裂纹失效的主因,因而选择淬透性合适的钢材和调整改进热处理工艺是主要手段。调整的热处理工艺采用中频感应退火设备进行,以使工件得到合适的细针或隐针马氏体组织,工件强韧性增强,可防止工件出现裂纹和断裂缺陷。

采用中频感应退火设备进行热处理后,齿轮的裂纹现象消失,工件合格率达95%以上,满足了技术要求和生产要求。更好的是,此热处理工艺适合大批量大规模生产,可以大大提高工人的生产效率。