首先恭喜楼主解决了该问题,也很感谢能把结果与大家分享。
楼主碰到的这个问题,根本原因是典型的心部硬度设计与材料淬透性不匹配,若今后还要生产同样的零件,除了与客户沟通加强原材料成分控制以外,如果可能的话,建议楼主更换淬火介质,选择冷速更慢的油,用更低的搅拌速度,总之降低冷速的方法能够降低心部硬度。
楼主返工使用的是亚温淬火工艺,心部没有完全奥氏体化,心部应该存在未溶铁素体,客户心部组织若没有要求的话,问题应该不大。
返工前的高温回火有两个作用,彻底消除淬火应力防变形开裂,析出碳化物使再加热时晶粒更不容易长大。如果你的零件不是形状特别复杂,有效厚度也不是很大,你的返工目的也不是为了改善组织晶粒情况,可以不用加这道高温回火。
如果是需要长期干相同的产品,唯一的出路只有一条,就是换油,楼主如果只有一台炉子那以后淬火时只有不开搅拌.
20CrMnTi 材料 的零件我们这里的淬火温度都是控制在845度(芯部组织要求4级以下合格),
只要温度低于840度,芯部组织就会高(试样和零件都是)。
不知这里提到的780度、800度淬火芯部组织能合格吗?
赞同21楼的意见,重新淬火之前无需高温回火。
如果心部组织有要求,780度、800度淬火后铁素体会超过4级。
淬火温度还是要根据你的材料和大小形状等考虑,当然你的油品也很重要,我现在做的一些齿轮材料相同大的870度淬火只能做到30HRC小的810度淬火却能做到45HRC左右.810度铁素体极少量析出,870度的却没有.但低马形态的不同决定了两者硬度不同.
材料影响比较大,再你的客户对心部硬度要求范围也太窄了吧,能不能考虑让他们放宽要求,汽车齿轮心部硬度没有那么严格吧,可以利用变频器降低冷却风扇转速,加大装炉量也可以降低心部硬度。
我公司20CrMnTi 材料用多用炉渗碳淬火,都是860度淬火的,心部硬度没出过差错,基本在40HRC上下,在技术要求范围内:)
在多用炉中渗碳淬火,楼主从900度降到780度后不加保温直接淬火,此时冷却时间不到100分钟,心部硬度还在850度以上,因此,淬火下来心不硬度较高, 为了降低心部硬度,必须降低心部温度,楼主可以考虑用800度淬火,在该温度下保温一定时间,让心部温度也在800度,让后在淬火,这样表面硬度可以保证,心部硬度也不会超过HRC40,太低温度心部组织可能会超过4级!
降低搅拌速度,油温可以是55,不用60。出炉温度820,Cp0.8%
首先从原材料着手,选择20CrMnTiHL型钢材
其次选择等温分及淬火油
回复 21# aaron01
您好!我还想请问一下,降低冷速是通过什么机制来降低心部硬度的,可以请您指导一下吗?我想把这个问题搞清楚,因为实际生产中可能碰到这样问题的机会很多。谢谢您!
回复 32# koji1573
我认为渗碳淬火的材料一般都是低碳钢或低碳合金钢,其淬透性一般都不是很好,考虑心部的化学成分与渗碳无关,那么在油淬的情况下,很少能把心部完全淬透的,换句话说,心部得不到全马氏体,常规截面常规材料心部都是低碳马氏体和贝氏体、铁素体的混合组织,在这种情况下,心部混合组织中马氏体的量决定心部硬度,马氏体的量和冷却速度当然是有关的,C曲线不就是讨论的这个问题吗?因此,冷速快慢是影响心部硬度高低的重要因素。
20CrMnTi 材料在厚度为15mm的情况下是能够淬透的,正常情况下淬火硬度在30--45HRC之间。出现心部硬度偏高不外乎以下几种情况:一是材料化学成分不合格,特别是含碳量(或者说碳当量)超高;二是工件淬火入油温度过高。必须注意的是显示的炉温是否准确,包括表面与心部的差异,保证均匀很重要。;三是油温偏高;油温对工件心部硬度影响很大。我们一般通过调整油温来调整工件心部淬火硬度;四是工件渗碳后降温淬火与工件由冷态加热淬火是有很大区别的。建议楼主综合考虑。
个人认为没必要高温回火,通常通过静冷就可以达到降低心部硬度的目的,可通过试验验证30S,或1min不等。
回复 33# aaron01
谢谢您的指导!是不是可以这样理解,降低冷速后,会增加过冷奥氏体在贝氏体转变区的停留时间,增加了贝氏体的转变量,从而减少了心部马氏体的转变量,降低了心部的硬度。
回复 36# koji1573
基本正确,你看一下C曲线,横坐标是时间,纵坐标是温度,那么冷却线的斜率就是冷速了,冷速越低,自然过冷奥氏体中发生珠光体和贝氏体转变的量越多,能够在MS点以下进行马氏体转变的残奥量越少啦。
回复 34# 云阳曲轴
你的提议我有些不太认同,我多次对同一规格心部硬度差别达到10HRC的两个齿轮进行成份分析,含碳量基本一致,但合金元素却相差很远,所以对一定尺寸的产品而言,合金元素不可忽略。关于油温高心部硬度高,我看还是分油吧,我就喜欢提高油温减少变形,但心部硬度却比低油温时的低。
回复 37# aaron01
其实也不完全是这样,象我渗碳后830淬火,心部板马心部硬度偏高,返工,830淬心部依然为板马,但心部硬度合格。其实热处理淬火硬化可以说是把碳固溶的过程,前期保温溶碳,在冷却时碳随温度的下降不可避免的析出,冷得快析出的少,硬度就高,如同样产品水淬和油淬的区别一样,水淬就是要硬一点,抗回火较油淬更强。
本帖最后由 aaron01 于 2010-5-12 00:00 编辑
渗碳后再降温到830C和返工工艺的加热到830C虽然淬火温度是相同的,但两者奥氏体化程度是不一样的,因为第一次奥氏体化是在渗碳温度(一般是900C以上),奥氏体化很充分,合金碳化物基本都溶入奥氏体中,这时奥氏体的化学成分和原材料几乎是一样的。
而返工时由于是在830C奥氏体化的,部分合金碳化物并未溶入到奥氏体中去,使得奥氏体的化学成分比原材料在碳和合金元素方面都要低,引起淬透性下降,因此在这种条件下淬火,心部硬度自然会比前者低。
冷速快慢是一个重要因素,但不是唯一因素啊,心部硬度就是两方面决定,内因材料淬透性,外因是冷却速度。奥氏体化是否充分是通过影响奥氏体化学成分来影响心部硬度的。另外,工件截面厚度的影响也可以归结到心部冷却速度的影响。