德億真空熱處理科技專(zhuān)業(yè)真空熱處理加工廠家
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離子滲氮作為節(jié)能、省氣、少污染的先進(jìn)熱處理工藝,具有滲氮質(zhì)量高,滲氮速度快,工件畸變小的優(yōu)勢(shì),已逐步取代氣體滲氮成為生產(chǎn)實(shí)踐中最常用的工件表面強(qiáng)化方法之一。近年來(lái),我司承接了許多各種材料,不同服役條件產(chǎn)品的離子滲氮試制任務(wù),做了大量技術(shù)攻關(guān)試驗(yàn)工作,通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)并在裝爐方式、工夾具、工藝操作等諸多環(huán)節(jié)上積累了不少生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),進(jìn)一步擴(kuò)大了離子滲氮工藝在各類(lèi)機(jī)械零件上的應(yīng)用?,F(xiàn)將已完成的典型工件介紹如下:
一、 局部滲氮的不銹鋼工件
輝光放電的離子轟擊作用,能直接去除不銹鋼表面的鈍化膜,對(duì)需局部滲氮的不銹鋼工件可方便地用機(jī)械屏蔽方法解決。故需局部滲氮的不銹鋼汽車(chē)零件常用離子滲氮強(qiáng)化表面,材料有304、316,Cr13型等。
例:某核電站控制閥零件,材料420(2Cr13),滲氮技術(shù)條件:表面硬度>850HV1,硬化深度0.20-0.25mm,需局部防滲。(圖一.零件滲氮部分及防滲工裝示意圖)工件淬火后進(jìn)行滲氮:離子滲氮后表面硬度980-1050HV1,硬化深度0.23
二、擴(kuò)散層有硬度要求的滲氮件
我國(guó)現(xiàn)行的離子滲氮質(zhì)量指標(biāo)常用表面硬度和滲層深度兩項(xiàng),而國(guó)際制造業(yè)根據(jù)工件服役時(shí)受力情況,往往對(duì)滲氮件增加滲層(擴(kuò)散層)硬度指標(biāo),即要求滲氮層硬度梯度平緩,這對(duì)提高工件抗疲勞性能十分有利。離子滲氮層的硬度及硬度梯度取決于材料種類(lèi)和不同的滲氮工藝,擴(kuò)散層硬度指標(biāo)的提出對(duì)離子滲氮技術(shù)提出了更高的要求,按常規(guī)的離子滲氮工藝生產(chǎn)很難達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)。我們通過(guò)工藝試驗(yàn),不斷調(diào)整了滲氮溫度和時(shí)間等工藝參數(shù),達(dá)到了質(zhì)量控制目標(biāo)。
以下(表1)是幾種有擴(kuò)散層硬度要求零件滲氮后的測(cè)試結(jié)果。
表1 部分零件滲氮擴(kuò)散層硬度測(cè)試結(jié)果
序號(hào) |
材料 |
技術(shù)條件 |
測(cè)試結(jié)果 |
|
1 |
|
表面硬度 |
>900HV1 |
1000-1200HV1 |
|
≥650HV0.3 |
850-1100HV0.3 |
||
硬化層深度 |
≥ |
≥ |
||
2 |
H11 |
0.01inch
( |
>870HV0.1 |
980-1100HV0.1 |
0.004inch
( |
>776HV0.1 |
780-850HV0.1 |
||
3 |
4150 |
表面硬度 |
>578HV |
650-720HV0.3 |
|
≥441HV |
455-470HV0.1 |
||
硬化層深度 |
≥ |
≥ |
三、大型薄壁件的離子滲氮
離子滲氮處理時(shí)加熱溫度低,這對(duì)要求熱處理后變形要求高的工件非常有利。某加熱板工件,材料15CrMo,工件尺寸1820×1620×75,板上分布了許多大小不一的孔洞,滲氮時(shí)需將孔洞全堵上。由于工件尺寸大且截面厚薄不均勻,形狀又復(fù)雜,熱處理時(shí)極易變形。對(duì)此采取相應(yīng)的措施:
1.合理安排了冷熱加工工序:坯料→正火+高溫回火→切削、鉆孔、初磨→穩(wěn)定化處理(
2.離子滲氮時(shí)采用階梯升溫,減少電流密度升溫等措施。滲氮工藝曲線見(jiàn)圖2。
離子滲氮質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 加熱板離子滲氮質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果
質(zhì)量項(xiàng)目 |
技術(shù)條件 |
檢測(cè)結(jié)果 |
表面硬度(HRC) |
62-70 |
756HV(相當(dāng)于62.5HRC) |
硬化層深度(mm) |
>0.40 |
0.48 |
3.加熱板離子滲氮硬度梯度曲線見(jiàn)圖(基體硬度185HV)
經(jīng)測(cè)量,離子滲氮后平板最大變形<
四、深層離子滲氮的動(dòng)力設(shè)備件
42CrMo輥端軸套(圖4)是軋機(jī)傳動(dòng)軸零件,使用時(shí)要求具有較高的耐磨性和抗疲勞性能。軸套離子滲氮技術(shù)條件為內(nèi)孔表面硬度>600HV,硬化深度>
離子滲氮后的軸套零件內(nèi)孔表面硬度達(dá)720HV,硬化層深度達(dá)
深層離子滲氮技術(shù)在港口機(jī)械小針輪零件(材料42CrMo)上也得到過(guò)較好應(yīng)用。
深層離子滲氮工藝的開(kāi)發(fā)成功為拓展離子滲氮在大型機(jī)械零件表面強(qiáng)化上的應(yīng)用作了嘗試。
五、幾點(diǎn)體會(huì)
1.離子滲氮工藝質(zhì)量高。離子滲氮工件表面硬度高,硬度梯度平緩,滲層均勻,韌性好,工藝重復(fù)性好。通過(guò)使用脈沖電源替代直流電源加熱設(shè)備后,設(shè)備自動(dòng)化程度大大提高,操作簡(jiǎn)化,控制精度高,進(jìn)一步保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
2.離子滲氮工藝的節(jié)能減耗優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在幾個(gè)方面:
⑴離子滲氮滲速快,處理時(shí)間短,耗能低,淺層滲氮優(yōu)勢(shì)明顯,在深層滲氮時(shí),即便滲氮時(shí)間與氣體滲氮相差不大,但耗電量和耗氣量明顯降低。
⑵降低了零件制造加工成本。離子滲氮畸變小,粗糙度變化小,局部滲氮方法簡(jiǎn)單,零件滲氮后無(wú)需機(jī)械加工。此外,由于工藝材料適用性廣,不僅適合合金結(jié)構(gòu)鋼,工模具鋼,冷加工成型性、可焊性好的不銹鋼常用離子滲氮實(shí)現(xiàn)表面強(qiáng)化,且應(yīng)用增長(zhǎng)較快。同樣,Q235、45等普通碳鋼也在離子滲氮工藝上得到較好應(yīng)用。這也大大降低了熱處理能耗和加工成本。
⑶作為一種新興的工藝方法,在使用推廣中也遇到了不少問(wèn)題。離子滲氮技術(shù)不僅與設(shè)備性能及工藝有關(guān),裝爐方式,工裝,工藝操作等均起重要影響。離子滲氮時(shí),由于工件形狀,裝爐量等影響,滲氮爐設(shè)備熱電偶顯示溫度與實(shí)際工件溫度相差較大,工件實(shí)際滲氮溫度的控制很大程度上取決于操作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。此外,對(duì)于不同材料,不同形狀工件的同爐混裝,生產(chǎn)中存在較大困難。另外,怎樣縮短深層滲氮的工藝時(shí)間,如何通過(guò)氣源的選擇,配比,控制滲氮層組織等問(wèn)題都有待通過(guò)大量試驗(yàn)解決。
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