改善感应淬火表面硬度散差

小杰

各位老师好。
学生近期遇到一个棘手事情，产品进行中频感应淬火，客户要求近表面（距离表面大概0.5mm之内）维氏硬度散差小于40HV1，但是由于钢材的偏析（推测为Cr元素偏析），在某些位置的散差会超过这个要求。
机器使用仿形线圈进行感应淬火，使用水基淬火液。

钢材为42CrMo4+QT+HH，直径60mm。详细的金相图片如下，想请教诸位老师，有没有可能在生产过程中减小硬度散差。比如调整机器淬火参数等等。。
万分感谢~

lwz520fy

不同意楼上意见，HV40的硬度范围相当于40HB,要求很正常，不严苛！对于目前的状况我有以下几点建议:1、60mm直径42CrMo一般为轧材，钢厂的一般处理手段为热轧空冷，不会做均匀化处理，如果你想改善偏析，最好是做个正火，0.5mm左右的硬度检测部位说明客户考量你的脱碳影响、3、中频淬火一般是低温回火，影响淬硬性的主要因素C偏析，而不是合金成分偏析4、建议目前从脱碳层和0.5mm处硬度差异大的金相组织出发(最好是淬火态)进行分析

lin1012866221

小杰 发表于 2020-7-20 15:19
这个件我们在热处理以及机加工完毕后，客户直接组装的。但问题就在这里，硬度波动要求严格。

你这是原材料属于带状组织。碳元素、合金元素分配不均，感应淬火快速高温加热，硬度有偏差必然的，有可能先调质处理，淬火加热保温时间相应延长一些。或者感应加热时间停留或温度高一点，应该有点效果。

JG_Wen

既然已经判断是由于偏析造成的硬度不均，是否可以先考虑均匀化处理？再进行感应淬火。
感应淬火是急热急冷，晶粒长大、元素扩散等的程度都有限，想要均匀化，恐怕只有做好预处理（或者好材料）。

当然，个人意见。不知还有其他高见没

dflqmgl

同意楼上意见，表面淬火无法改变成分均匀性

小杰

JG_Wen 发表于 2020-7-15 09:00
既然已经判断是由于偏析造成的硬度不均，是否可以先考虑均匀化处理？再进行感应淬火。
感应淬火是急热急冷 ...

您说的是。
钢厂会进行均匀化处理，但是40HV1的散差要求太高，不晓得钢厂能否实现。等待钢厂改善后的情况。

JG_Wen

小杰 发表于 2020-7-15 10:52
您说的是。
钢厂会进行均匀化处理，但是40HV1的散差要求太高，不晓得钢厂能否实现。等待钢厂改善后的情 ...

遇到不讲理的客户确实比较头痛，我还遇见过验收热处理机床，要做表面硬度的CMK的！

JJG 151-2006 金属维氏硬度计， 拿这个标准去和客户讨论吧。硬度仪本身就存在较大的检测误差，更何况检测位置的偏差，原材料的不均匀性。

lwz520fy

如果是脱碳的影响，请控制中频加热时间，如果是组织差异(软点或淬火态马氏体组织级别差异大)，请调查原材料剥皮或机加工量是否未完全消除脱碳层、最后，尝试通过调整微调高回火温度及延长回火时间，让回火马氏体组织趋于稳定

小杰

JG_Wen 发表于 2020-7-15 14:47
遇到不讲理的客户确实比较头痛，我还遇见过验收热处理机床，要做表面硬度的CMK的！

JJG 151-20 ...

客户是外国公司，与他们讨论过HV1检测的敏感性与偏差问题，但是他们依旧坚持40HV1。

小杰

lwz520fy 发表于 2020-7-15 20:13
如果是脱碳的影响，请控制中频加热时间，如果是组织差异(软点或淬火态马氏体组织级别差异大)，请调查原材料 ...

您分析的有道理。生在之前没有说清楚，有几点想补充：
1， 这个钢材的交货状态是QT，目前没有做正火处理。不晓得正火处理后会不会有改善。0.5mm是对于机加工成品件而言，d60棒料直接机加工得到产品，然后再进行感应淬火以及感应回火。机加工会把原材料表层大约0.5-1cm材料去除，理论上会将原材料的脱碳层给去掉。实际检测成品件也未发现脱碳现象。
2，在中频感应淬火时微调回火温度和回火时间，会不会导致产品表层的硬度下降？且加热时间很短会让金相组织（或者说硬度散差）得到好转？
3，在金相分析中可以看到比较明显的带状组织，是不是可以说明C的偏析？

     谢谢。

lin1012866221

我没有看错吧！42CrMo4感应淬火硬度高到1000多HV1、还有2000HV1多的。我只知道42Crmo4最高不超过66HRC，换算也不超过900HV。

shihuan211152

问题点：实测硬度均匀性不满足要求，要求小于40HV1（设计的目的可能是想控制表面脱碳）,实测达到50HV1

根本原因：原材料偏析导致的（成品硬度要求越高硬度差异越明显，这是必然的）
               至于具体是什么元素偏析，可能是碳偏析也可能是合金元素偏析，进一步的定性分析可以用EDS，定量分析可以用质谱仪；

解决方式：
1、楼上所说的正火（甚至高温正火）及工艺改善你都可以去试试，想想根本原因，估计效果不大。
2、更换材料，控制偏析带，或更改设计（考虑批次差异拿分析结果建议设计者更改为小于60HV1）；

LSL555

lin1012866221 发表于 2020-7-16 12:46
我没有看错吧！42CrMo4感应淬火硬度高到1000多HV1、还有2000HV1多的。我只知道42Crmo4最高不超过66HRC，换 ...

看清楚楼主标注的是第1点，第2点的硬度值，而不是你说的1000多2000多HV 。  稍微想一下也不可能有这么高硬度

zzd445437128

同意思7，8楼的观点，看着带状很明显，偏析严重，工艺是怎么样的，原材料看过金相组织没有？有原材料问题或是淬火时间长超温等都有可能。回火时间短是有影响硬度均匀性的。

dchj0532

别猜了，做个没有中频处理的棒材看看再讨论

感应热处理

楼主问题解决了吗，这个问题有点难，但方法还是有都。

菜鸟热处理

客户的意思应该是对渗碳的控制，成分偏析相对于渗碳层的碳含量是不是可以忽略呢？所以关键问题还是在渗碳工艺的控制上，保证保温时间保证碳元素的扩散。

小杰

shihuan211152 发表于 2020-7-16 16:21
问题点：实测硬度均匀性不满足要求，要求小于40HV1（设计的目的可能是想控制表面脱碳）,实测达到50HV1

...

对于第一点：我们已经和钢厂联系，要求改善偏析，但还未到货。
对于第二点：更改原材料估计不行了/和客户讨论要求放宽要求，但是遭到拒绝。

小杰

zzd445437128 发表于 2020-7-17 10:52
同意思7，8楼的观点，看着带状很明显，偏析严重，工艺是怎么样的，原材料看过金相组织没有？有原材料问题或 ...

原材料状态是+QT的。生产工艺为棒料直接加工的产品，因此原材料的状态对成品的影响还蛮大的。

小杰

菜鸟热处理 发表于 2020-7-20 13:49
客户的意思应该是对渗碳的控制，成分偏析相对于渗碳层的碳含量是不是可以忽略呢？所以关键问题还是在渗碳工 ...

这个件我们在热处理以及机加工完毕后，客户直接组装的。但问题就在这里，硬度波动要求严格。