35CrMo鋼水淬與油淬工藝對比
35CrMo鋼作為我公司零部件的常用材質(zhì)鋼,調(diào)質(zhì)處理時常采用油冷或水淬油冷兩種方式。多用爐生產(chǎn)線投產(chǎn)后,設(shè)備無法完成水淬油冷工藝。油淬工件(尤其是未進(jìn)行表面加工的軋材棒料)存在硬度偏低、達(dá)不到圖樣要求的問題,要進(jìn)行返工二次淬火。這不僅對于零部件的使用性能造成影響,同時也增加了生產(chǎn)成本,造成不必要的損失。經(jīng)分析,硬度偏低原因主要是由于冷卻速度不足造成的。查閱相關(guān)資料及其他熱處理廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),35CrMo鋼棒材可由鹽水冷卻提高冷卻速度。由于我公司以前35CrMo鋼棒材生產(chǎn)中未進(jìn)行過水淬,因此要試驗(yàn)35CrMo鋼棒材水淬和油淬方式,對比力學(xué)性能,進(jìn)而決定35CrMo鋼棒材水淬是否實(shí)施生產(chǎn)。
一、試驗(yàn)方案確定
試驗(yàn)材料為我公司生產(chǎn)用35CrMo鋼棒材(φ60mm),化學(xué)成分見表1。
表1 35CrMo鋼棒材化學(xué)成分(質(zhì)量分析) (%)
試驗(yàn)設(shè)備用多用爐生產(chǎn)線,如圖1所示。試驗(yàn)儀器使用洛氏硬度計和CMT8202微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)。
圖1 多用爐生產(chǎn)線
試驗(yàn)分為兩個部分:比較兩種淬火方式的淬硬層深度;對于兩種淬火方式的試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn),比較抗拉強(qiáng)度和伸長率。
二、試驗(yàn)過程與結(jié)果分析
以φ60mm棒料為試驗(yàn)樣,進(jìn)行油淬和水淬。
淬火860℃,保溫45min,油冷至150℃;回火200℃,保溫180min,空冷至室溫。
淬火860℃,保溫45min,水冷至150℃;回火200℃,保溫180min,空冷至室溫。
處理后的試樣表面沒有淬火裂紋。加工表面檢測硬度,由表面到心部,每隔2.5mm測量硬度,如圖2所示。硬度結(jié)果見表2。從表2中可以看出,水淬后的硬度高,而且淬硬層較深。
圖2 淬硬層硬度檢測
表2 淬硬層硬度
將35CrMo鋼棒料經(jīng)過油淬處理和水淬處理,通過調(diào)節(jié)回火溫度使其硬度達(dá)到28~30HRC。
淬火860℃,保溫45min,油冷至150℃;回火520℃,保溫90min,空冷至室溫,工藝曲線如圖3所示。
圖3 油淬工藝曲線
淬火860℃,保溫45min,水冷至150℃;回火580℃,保溫90min,空冷至室溫,工藝曲線如圖4所示。
圖4 水淬工藝曲線
將試棒加工成拉伸試樣,做拉伸試驗(yàn),結(jié)果見表3。從表3中可以看出,水淬后強(qiáng)度較高,韌性相對較低,總體相差不大。
表3 力學(xué)性能
從上面的試驗(yàn)結(jié)果中可得出:由于水淬冷卻速度較快,淬硬層較深,硬度較高,因此在同樣表面硬度的情況下,抗拉強(qiáng)度明顯提高,但伸長率下降,這樣可以解決35CrMo鋼材質(zhì)棒料油淬后硬度不足的問題。
三、效益分析
部分35CrMo鋼零部件改為水淬,不僅可以達(dá)到生產(chǎn)要求,減少返工率,還可以節(jié)約成本和生產(chǎn)費(fèi)用。
節(jié)省電費(fèi)=返工處理電費(fèi)(設(shè)備功率×年生產(chǎn)爐次×返工率×電價)+現(xiàn)有工藝節(jié)省電費(fèi)(設(shè)備功率×節(jié)省時間×年生產(chǎn)爐次×電價)=(209×1.5+78×3)×120(全年35CrMo鋼生產(chǎn)爐次約120爐)×10%×1.2+91(清洗機(jī)功率)×0.5×120×1.2元=14436元。
節(jié)省工時費(fèi)用=(節(jié)省時間+返工時間)×操作人數(shù)×年生產(chǎn)爐次×工時單價=(0.5+4.5×10%)×2×120×8.571元=1954元。
節(jié)省材料費(fèi)用=(每爐淬火油損耗+清洗液損耗)×全年生產(chǎn)爐次=(50+20)×120元=8400元。
四、結(jié)束語
35CrMo鋼棒料可以用水淬代替油淬,不僅硬度能夠達(dá)到要求,對綜合力學(xué)性能影響不大,而且大大減少了返工率,提高了勞動效率,節(jié)約了生產(chǎn)成本。同時較低的淬火溫度以及杜絕了該材料油冷淬火過程產(chǎn)生的油煙,帶來了較好經(jīng)濟(jì)效益,具有節(jié)能減排的優(yōu)勢。
作者:張喆
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