锻造余热淬火属于高温形变热处理,锻件成形后,直接在一定温度下投入淬火冷却介质冷却以获得淬火组织,并在合适温度下回火,实现代替调质热处理,可省去一次淬火加热工序。余热淬火处理的锻件不仅具有优良的综合力学性能,而且成本降低,效率提高。我公司经过不断探索,目前已在链轨节等履带部件产品上广泛采用余热淬火工艺,在实际生产应用中取得显著成果。本文主要针对余热淬火工艺质量情况及控制要点进行了介绍。
1.产品介绍
链轨节为工程机械履带关键部件,见图1,材质为35MnB材料,每年生产约1000万件。链轨节最厚处为附图中A-A位置。
链轨节简图
余热淬火生产工艺流程为:下料→中频加热→锻造→切边冲孔→直接淬火→回火→探伤。
2.余热淬火工艺质量情况
余热淬火后,链轨节各项检测结果都能满足技术要求。为表征余热淬火工艺的质量状况,我们与传统调质处理的产品质量进行了对比,见表1。
从结果对比来看,两种工艺下均得到回火索氏体组织。虽然余热淬火晶粒度要粗于普通调质工艺,但力学性能特别是冲击韧性要明显优于普通调质工艺。
锻造棒料在高形变速率和形变量作用下,晶粒得到细化,位错密度增值率大大提高,产生大量位错缠结,形成位错遗传,小角晶界增多。这也是为什么一般显微镜下观察的晶粒度差的条件下,反而力学性能并没有降低的原因。所以,在制定余热淬火件的检查标准时,晶粒度指标要区别对待。
表1 余热淬火工艺与普通调质工艺检测结果对比
另外,由表2可见,在链轨节踏面最厚处,普通调质处理的布氏硬度值相差大于20HBW,而余热淬火处理的截面布氏硬度值则小于15HBW。从硬度均匀性方面说,余热淬火工艺要好于普通调质工艺。
表2 截面硬度分布情况对比
余热淬火工艺 | 普通调质工艺 | |||
序号 | 压痕直径/mm | HBW | 压痕直径/mm | HBW |
1 | 3.30 | 341 | 3.27 | 347 |
2 | 3.31 | 339 | 3.30 | 341 |
3 | 3.28 | 345 | 3.35 | 331 |
4 | 3.30 | 341 | 3.40 | 321 |
5 | 3.33 | 335 | 3.37 | 326 |
3.余热淬火工艺质量控制要点
根据产品形状及材料特征,在实施余热淬火过程中,重点控制以下质量要点。
(1)原材料控制。原材料的质量严重影响产品质量的稳定,包括化学成分、低倍、偏析等。要求对原材料每个炉号进行入厂理化检测,确保原材料的质量稳定。
(2)选择合理加热温度并实施严格的温度控制。为避免棒料晶粒度的迅速长大,务必选择合适的始锻温度,并严格控制棒料的重复加热次数。在中频加热炉出口和淬火入油口安装红外测温及分选装置,保证温度在要求范围。
(3)淬火介质的选择。我公司选用好富顿快速淬火油,采用特殊设计喷淋机构,实现工件的淬透,防范了开裂风险。通过循环换热,实现油温的有效控制。
(4)淬火后及时回火,超过规定时间报废处理。
目前,我公司已具备锻造余热淬火线12条,每年采用该工艺处理的锻件超过2.5万t,可减少电能消耗1000万kWh,生产流程简化,取得良好的综合效益。后续将逐步进行其他底盘锻造件的余热淬火工艺推广应用。
作者:陈云龙,黄静华,马强,殷延明,陈兆杭
单位:山推工程机械股份有限公司
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