关于高频淬火有效淬硬层深与表面硬度

孤鸿踏雪

有一个40Cr传动轴（Φ60）要求局部高频淬火（淬硬长度23mm），表面硬度54~60HRC ，硬化层深度0.5~1.0mm。大家觉得这个技术要求有没有问题，要实现这个要求有什么困难？

luodan1661

我觉得有这样几个问题：
1、0.5-1.0mm的层深控制起来比较难。要求零件旋转定位精度高，高频的频率要高（250KHz以上为宜），加热速度要快，加热到淬火的间隙时间要短。
2、23mm的淬火范围公差是多少？如果是淬端头的话，端头的层深和过渡部位的层深会有比较大的差异。如果公差小的话，要求淬火加热和冷却间隔的时间都要短。同时对感应器的制作精度也要求较高。
3、54-60HRC的硬度要求可能不是很容易保证的。这跟原始组织、加热温度、冷却效果有很大关系。一般可能回火后硬度在下限附近，出现硬度不均（差异大）的可能性也比较大，因为加热时间非常短。
4、外径淬火后可能会出现收缩，30丝的余量理论上应该够了，但因为零件定位精度、淬硬层深度差异等因素，可能会出现后续磨削精度不易保证的问题。

个人见解，仅供参考。

ccpp

高频淬火，（淬硬长度23mm），表面硬度54~60HRC ，硬化层深度0.5~1.0mm，，应该没问题，只是硬化层深度0.5~1.0mm，如表面磨削，能达到1.2mm?如产品形状上有特殊要求，请上传图纸。
直径60mm，转速较慢，硬度只能达下限。

[ 本帖最后由 ccpp 于 2009-7-17 16:54 编辑 ]

叶公好龙

楼主觉得会有什么问题？

搬运工

很合理的要求.

孤鸿踏雪

感谢二位关注。首先回答ccpp：这个轴结构很简单，没什么特别之处，高频淬火之前要求调质至28~34HRC，高频淬火前尺寸为：Φ60.3+0.05，淬火后磨削至Φ60±0.0095；再回答叶公好龙先生：我通过做这个产品，发现多少有些问题，现在提出来是希望更多的人参与讨论，帮我弄清是否真有问题。所以，我现在还不能说明问题在哪儿？因为我发现的问题也许并不存在。

搬运工

原帖由 孤鸿踏雪 于 2009-7-17 18:16 发表
感谢二位关注。首先回答ccpp：这个轴结构很简单，没什么特别之处，高频淬火之前要求调质至28~34HRC，高频淬火前尺寸为：Φ60.3+0.05，淬火后磨削至Φ60±0.0095；再回答叶公好龙先生：我通过做这个产品，发现多少有些 ...

具体都有些什么问题?说给大家听听.

ccpp

回楼主：高频淬火之前要求调质至28~34HRC，高频淬火前尺寸为：Φ60.3+0.05，淬火后磨削至Φ60±0.0095。
  硬度问题可能不存在，请问楼主， 出现的问题是什么？

叶公好龙

不知楼主有什么问题希望大家帮你解决。还是你有什么新发现给大家分享？

qinqiang268

应该是合理的要求！只是淬硬层深度0.5～1.0mm的范围太小，难做！

霜月

传动轴直径为60，如果高频淬火前调质组织不良，高频后会出现硬度和淬硬层不均匀现象，不知楼主遇到的是不是这样的问题。

我心依燃

我们也干过类似的传动轴，不过直径好像要小些，技术要求淬硬层要稍微厚点。感应淬火前需要调质30-35HRC，和这个也差不多。
用高频干应该可以，感应淬火后是不是还要回火？

[ 本帖最后由 我心依燃 于 2009-7-18 13:30 编辑 ]

所以因为

扬工是否觉得如果硬化层深度正好在下限，淬火后进行磨削加工，担心硬化层太浅？影响使用性能？

czc

应该要回火吧，请问变形量有多大啊？请问你们的回火工艺？？

我心依燃

也就是采用高频率（设备）、高功率、高移动速度来实现。

叶公好龙

这个产品磨削后层深在0.15--0.7MM。能不能正常使用那是设计人员的事，用HRC检测硬度肯定有问题。

孤鸿踏雪

其实，我所遇到的问题是：当淬硬层深度正好控制在下限（如加上磨量为0.65mm左右，淬火后再经磨削，其有效淬硬层深度正好达到0.50mm或稍高一点）时，检测的硬度很难达到每针都在54HRC以上。经反复检测成品硬度，以52~54HRC居多，个别的还低于52HRC，而55HRC以上的点几乎没有。
   因此我认为，这个技术要求有一定难度，难度不在淬硬层深度公差小，而在于这么浅的淬硬层，其表面难以达到高硬度。我分析的原因如下：
   1.高频感应加热的特点就是加热速度快，在这种超快速加热条件下，不仅相界面形核，就是在铁素体亚结构的边界也大量形核。同时，加热速度愈快，在每一温度下碳原子扩散时间愈短，因而奥氏体形成温度范围升高、变宽，但碳及合金元素在初形成的奥氏体晶粒内分布得愈不均匀，有文献介绍，超快速加热时铁素体转变为奥氏体的点阵改组已属于无扩散相变。
   2.其实，高频感应加热淬火兼有“零保温”加热淬火特点，所以，尽管它的淬火温度已超出常规淬火的工艺温度，但由于是“零保温”，即没有碳化物溶解及奥氏体均匀化的扩散过程。所以高频淬火淬火后硬度不均匀是工艺本身无法克服的。对于如此浅的淬硬层要求，其加热时间很短，它的硬度不均匀性更加凸显。
   3.另一重要原因，是我在渗碳淬火件的质量检测中发现：对于浅渗层（如0.30~0.50mm）的工件，当要求淬火后的硬度达到58~62（或59~63）HRC时，实际上这种要求是不合理的！通过长期对渗碳淬火件的硬度检测发现：当有效硬化层≤0.50mm时，用洛氏HRC标度检测是不可能达到58HRC以上的，我们一般都是通过与顾客沟通用HRA标度检测。
   鉴于第（3）种情况，对高频淬火件是不是同样存在这个问题呢？由于我是头一遭遇上，所以不能轻易下结论。提出这个问题就是想抛砖引玉。另外，对于上述第（3）个问题，各位是否有不同观点和见教，我马上在化学热处理版块发一个主题帖，希望大家踊跃参与讨论和赐教！

luodan1661

你已将问题摆了出来，对于磨削后的硬度低于55HRC的原因，我觉得有待进一步分析，这个零件的要求确实比较高，但也还不至于不合理。要分析具体的原因还请提供感应淬火工艺参数，如感应器间隙、加热频率、加热功率（或阳压）、加热时间、冷却间隔、冷却方式、冷却时间、停冷温度、冷却效果；淬火后的实际检测结果，如硬度、层深、裂纹等；回火温度、回火时间、回火后的检测结果；磨削方式、磨削参数等。我个人觉得应该是你的感应淬火有问题。
对于阁下说述3点，第1 点我不知道你要表述怎样的意思。第2点所述“高频淬火淬火后硬度不均匀是工艺本身无法克服的”我不能赞同呢。对于1、2两点，我想对比激光淬火就能明白道理的。第3点所述的在硬度检测的专业书籍、标准等上都有叙述和明确要求的，浅层的肯定不能用HRC检测的，一打就穿拉。

孤鸿踏雪

我所使用的高频加热电源为GP-200-0.25C，双匝感应器（单边间隙2.5mm），旋转加热，加热功率（阳极电压）7200~7300V，初始阳栅比：10A/4.5A，槽路电压4.5KV；加热采用脉冲加热：预热2S，停留（间歇）2S，重加热5S，冷却25S；冷却方式：加热后自动落入水槽浸液淬火，浸入槽液后工件继续旋转；冷却介质为0.2％左右的聚乙烯醇水溶液。淬火后硬度：55~59HRC，150℃回火1.5h。
   磨削至成品后，经剖检废件：磨削面硬度如上所述，淬硬层深度0.50~0.55mm。

老热工

加热时间再长点淬火试一下如何?.