很多年前的问题：疲劳断裂长轴（加分讨论）

HRC

我曾经分析过一只美国生产的直径D360，材料相当于42CrMo的疲劳断裂长轴，横截面硬度为HBS240-280，非常均匀。有效淬硬层达60mm，就是在心部也有贝氏体存在。在1/2R处取样做力学性能试验，都能达到要求（具体是多少不记得了）。至今我也没想明白别人是怎么做的。请各位前辈指教！

wangqinghua196注释：这个主题暗含的是热处理工艺过程中碳、中碳合金钢很重要、关键的问题：选材----淬透性（曲线）----性能----工艺编制（实施）等之间的关系！真正搞懂这些关系，是成为合格的工艺编制人员的最基本素质！所以提出加分讨论。

[ 本帖最后由 wangqinghua196 于 2008-6-28 11:01 编辑 ]

wangqinghua196

其一：材料相当于42CrMo，不是“材料是42CrMo”；应该是H类材料，而不是“相当于42CrMo”；
第二：别人在做这类产品生产时都是采用淬透性曲线事前预测评估，生产过程严格控制的；完全按性能分布要求来作的；
第三：在国内的热处理人员是设计编制热处理工艺时采用了“第二”点的方法了吗？大多采用经验法，这个方法就很难保证性能要求了！落实在生产过程那就更离谱了，保温、出介质时间和温度可谓随心所欲了。对于保证淬透性带实现全然不顾的！

rjlyjh

汪工分析得很有道理，但是只要我们每一环节都按要求控制好，也能达到要求的。

HRC

材料肯定是42CrMo,化验过。
我也做了很多试验，试样直径100-200mm,淬过PAG,水，盐水，但没有能达到的，无论是硬度均匀性还是淬透深度相差都很远。
请问汪工，你所说的“第二”点的方法是什么方法？

sdjjx

你深冷一下看能不能达到他们的效果！

K7K7

汪工的第二点就是先按“淬透性曲线”评估，查一下42CrMo的淬透性曲线就可测算其有效淬硬层深度了， 我也推测该美国材料是H类钢， 楼主是否分析过材料含类似B的微量元素？

HRC

有B，但是很少，含量在万分之几还是十万分之几就记不清了，还有一些其它的元素，都非常少。

wangqinghua196

与主题不相关呢！

wangqinghua196

不是很少就不要注意，在H型钢种B就是很少，多好还了得？！
多了就是贝氏体钢了。#6，K7K7很有经验的。

正火

原帖由 HRC 于 2008-6-28 10:08 发表
有B，但是很少，含量在万分之几还是十万分之几就记不清了，还有一些其它的元素，都非常少。

加入极微量的B就会明显提高淬透性。
一般加入量0.001-0.004﹪。

wangqinghua196

只要对42CrMo稍微了解就能知道了，单面淬硬达到60mm时，就应该怀疑不是42CrMo了！

HRC

我当时也认为这些微量元素有一定的作用，我和我的同事也讨论过。但工件这么大，有效层这么深，在工艺上一定有过人之处。

wangqinghua196

这个工件不大啊，如果允许的话，你可以上传一张结构尺寸图或实物尺寸到这里，大家看看。
过人之处就是：工艺过程控制-------至于什么方法要看工人素质和硬件的实力了，也许使用计算机模拟技术！

HRC

此工件成品尺寸为D360X12000,长轴，调质时的尺寸不知道，工件是注塑机导柱。断后切了一段送我们公司分析的。

qibao9891

这有可能是42CrMoB或42CrMoH之类的钢材，前者的可能更大一些。

楼主说的一些没弄明白，“横截面硬度为HBS240-280”又“就是在心部也有贝氏体存在”－－调质硬度下存在贝氏体？含量多少？
“横截面硬度为HBS240-280，非常均匀”又“有效淬硬层达60mm”－－非常均匀又有60mm的淬硬层？淬硬层硬度多少？
请楼主明示。


以下为个人愚见，如有异议，权当博君一笑。

既然是导柱，此类零件要求刚性，其使用中的应力水平尚不足以使其发生显著的弹性变形，或者说此类零件一般工作在远低于屈服极限的应力状态下。热处理的作用一般也不是为了提高强度。而是细化晶粒，稳定尺寸；提高表面耐磨性；再加楼主的隐含条件－－抗疲劳。
所以我认为这个零件：
淬硬层深达60－－没用，没等磨掉0.5就报废。表面耐磨才是王道。
淬硬层深，强度高－－没用，它工作的应力远远小于屈服极限。

所以如果我来处理此件，多半是粗加工－－调质－－半精加工－－中频感应淬火回火－－精磨。淬硬层也许只有10mm，但表面晶粒级别和耐磨性比这个件要好的多，而且表面压应力，耐疲劳也好一些。此外设备投资和生产成本都低得多。

由此在我看来，虽然这个零件采用了我难以企及的技术，使用了我梦寐以求难得一见的大型设备，却忽视了－－热处理的根本目的。

HRC

我不管工件的服役条件，只是想知道别人采用什么方法。
我每年要处理很多这类工件，但横截面硬度梯度很大，若表面硬度为HBS280的话，心部硬度已在HBS200以下了，硬化层深度就15-20mm，工件越大硬化层越浅。1/2R处的力学性能也很难达到要求，往往是通过提高表面硬度来达到(对较大工件1/2R处往往低于HBS200,降低回火温度，可以提高1/2R处的硬度)，但这样又增大了横截面硬度梯度。
这种工件以疲劳断裂为主要的失效方式，两端有T型螺纹，疲劳一般从牙底开始，所以硬化层深一点超过牙底，就可以提高疲劳强度。
另外调质的目的是为了改善力学性能，而刚性与热处理状况无关，只和弹性模量有关。

ltw369258

二楼汪工的分析非常到位，现实情况大多如此。一是没有能够进行性能预测的分析软件，二是部分人得过且过。

      微量元素的加入（特别是B）能够显著提高钢材的淬透性，如果几种元素同时加入，更能提高。但我们常规分析时可能不会去分析这些微量元素，有分析成本的原因，也有个别人员工作态度的问题。

天天小非

通过产品的检验情况可以看出该产品采用的是调质处理，对于300的轴整个横截面硬度都比较均匀这一点很难做到，国产的产品应该存在着明显的硬度梯度问题。想做到这样好的产品首先要保证产品具有良好的淬透性，原材料是关键。心部存在贝氏体就说明了该现象。另外要有充足的保温时间，没有充足的保温时间是无法实现该组织的

有一手

1. 直径360*1200的工件用常规方法淬火肯定是不均匀的.纵向.横向都会出现硬度梯度.也许用诱导法来减少中间段蒸气膜的时间,使之尽量和两端同时到达沸腾阶段.可能有点用.

东南西北

在楼主的叙述中，提到了贝氏体组织，就材料而论，不管是42CrMo还是42CrMoH、42CrMoB，采用普通的马氏体淬火是不可能在60mm深度上见到贝氏体组织。目前各种资料介绍的淬火硬度曲线，基本是指在马氏体淬火条件下绘制的，关于计算机模拟，也多是基于此。
根据楼主是叙述，其工艺应该是盐浴淬火加高温回火。但心部硬度与表面硬度差别比较大，说明在热处理上还存在一定的缺陷。
就此轴的服役条件来看，个人更同意15楼的看法，采用正火加表面感应淬火也可以搞定。