淬火剂在42CrMo钢锻件热处理中的应用

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淬火剂在42CrMo钢锻件热处理中的应用
我厂热处理车间承担着全厂锻件及相应工装模具的热处理。长期以来受条件所限，我厂使用的淬火介质只有水和普通机油。对于中型合金钢锻件，尤其是我厂生产的42CrMo钢制连杆及五十铃汽车曲轴锻件，就因存在“水淬开裂油淬不硬”难题，热处理质量一直处于不稳定状态。为此，我厂经过调研和试验对比，选择PAG淬火介质，首先应用于42CrMo钢连杆及五十铃汽车曲轴的热处理生产中，取得了显著成效。

1 热处理存在问题

图1是我厂为某大型柴油发动机配套生产的42CrMo钢制连杆锻件。该连杆从原材料进厂到转出，需经过下料、粗车外圆、预锻、终锻、正火、调质、校正、去应力、酸洗、去氢、磁探等十几道工序，而且包括杆体在内的大部分表面均不进行切削加工。据统计，该连杆采用水淬时，淬裂率高达40%之多。改用油淬后，淬火硬度偏低，回火后硬度一次交检合格率仅达60%-70%；即使如此，在随后的力学性能及金相检查中仍将有30%～40%的连杆因抗拉强度或冲击韧度不合格而返工，严重时需100%的进行返工，给热处理生产带来很大困难。

五十铃汽车曲轴是我厂生产的又一种42CrMo钢锻件(见图2)，锻后要求进行调质处理。因其截面尺寸相差悬殊，水淬开裂倾向较大，油淬后大截面部位的淬火硬度又偏低，金相组织与力学性能不合格的情况时有发生， 直接影响了曲轴疲劳强度及整机使用寿命。过去我们曾经对工艺进行过多次技术改进，但是收效甚微。

2 淬火液冷却循环装置的设计

我厂生产的42CrMo连杆、曲轴，其热处理主要由推杆式连续热处理炉生产线承担。在实际使用中，为保证淬火液的正常使用，须对淬火液温度进行严格的控制。淬火介质的逆溶点为70℃，最佳使用温度为(30～60)℃。据此，我们根据推杆炉的生产节拍，经过热平衡计算，设计了一套与该淬火介质相配套的冷却循环装置。(见图3)由图3可见，该装置正常工作时，被锻件加热的淬火液通过淬火槽溢流孔流入储液槽中，由管道泵将淬火液从储液槽中打入过滤器过滤，再进入板式换热器中与循环冷却水进行充分的热交换后重新进入淬火槽中使用。如此往复循环将淬火液温度始终控制在工艺要求的范围内(见图4)。



3 工艺的确定及生产应用

根据有关资料，我们用正交试验方法对连杆热处理工艺参数进行了优选，确定出比较适宜的今禹8—20浓度为12%，并在此基础上，经过补充试验确定出五十铃曲轴淬火的浓度为(8—9)％。随后我们对连杆及 曲轴进行了生产考核，结果表明，连杆与曲轴的淬火硬度均达到或超过了45HRC，与原来用油淬工艺相比，淬火硬度提高(5～10)HRC。金相检查表明，回火后的组织状态较油淬有明显的改善，故在强度相同的情况下，冲击韧度比油淬有了大幅度提高，由原来用油淬的80～100J/cm2提高到平均120J／cm2以上，力学性能与硬度的一次交检合格率分别达到100％和95％。目前，42CrMo钢制连杆与五十铃曲轴巳累计生产3万 余件，不仅淬火效果好，产品合格率高，而且淬火时无烟气，改善了生产环境。此外，和我厂试用过的几种国内外水性淬火介质相比，今禹8—20使用浓度低，淬火时带出量少，消耗成本仅为油淬的(50～60)％，为我厂增产节约、节能降耗带来较大收益．我厂又将今禹8-20推广应用于其它特种车辆的大、中型合金钢锻件的热处理中，亦取得良好效果，使我厂合金钢锻件“水淬开裂，油淬不硬”的难题得以彻底解决。仅此这一项，每年可为我厂节约辅料消耗及热处理不良品损失费用20余万元。

4 结束语

我厂使用淬火介质至今已有3年多时间，累计处理包括42CrMo钢在内的合金钢件4000多吨。未发生淬火介质变质，冷却特性变差等质量问题，对解决42CrMo等合金钢锻件“水淬开裂，油淬不硬” 问题效果显著，并且，使用浓度低，粘度小，淬火时带出量少，消耗费用仅为油淬的50%一60%，可大大减少生产费用及不良品的损失费用。