履帶用滲碳銷套是工程機械履帶底盤件中的關鍵零件，在使用過程中要求銷套具用高的耐磨性能和良好沖擊韌度，銷套材料一般為20CrMnTi進行滲碳淬火處理，內外表面硬度要求57～63HRC，內外硬化層深要求2.2～3.5mm，心部硬度30～45HRC，表面碳濃度0.7%～0.9%。為達到以上要求，我公司采用的熱處理工藝為氣體滲碳爐滲碳，緩冷后通過感應透熱工藝進行銷套加熱淬回火。在生產過程中，由于滲碳工序控制不良或設備故障出現銷套滲層滲透的現象（心部wC為0.4%～0.5%）。對于滲透的工件一般采用高溫長時間脫碳處理，為防止氧化采用較低的碳勢進行保護，在脫碳過程中定期取樣進行檢查，達到脫碳要求后再進行正常的滲碳處理。此方法返工周期很長，返工成本高于銷套價值，往往對滲透的銷套直接進行報廢處理，造成制造成本的增加。
一、返修熱處理工藝
為了解決以上問題，結合公司的實際設備情況，通過多次試驗，找到了一種較為經濟的銷套滲碳滲透返工的工藝方法。滲碳滲透件返修工藝：滲碳→緩冷→透熱淬火→外周感應淬火→回火。即對滲透返修件按正常的滲碳淬火處理后再進行外周感應淬火、回火。其具體方法如下：1）滲碳滲透銷套感應透熱淬火：加熱溫度840～900℃，回火溫度160～220℃，采用水基淬火液進行強制冷卻，使銷套滲透截面全部硬化。2）外周感應淬火，內孔噴液冷卻：全部硬化的返工件，采用外周感應淬火、內孔噴液冷卻的方法，對外周進行感應熱處理，使外部再次硬化；內孔在加熱時進行噴液冷卻，因此仍然保持第一次淬火硬度。此方法使內外表面硬度高，而心部由于外周加熱熱影響區造成心部硬度下降，從而實現外部硬而心部較軟的技術要求。3）返修件進行去應力回火，回火溫度160～240℃，保溫時間150min以上。
二、質量確認
滲碳滲透的銷套按以上返修工藝處理后進行表面硬度、硬化層深檢查，金相組織及壓扁試驗。同時與正常件進行了對比，結果如下。表1為返修滲碳銷套與正常生產銷套結果對比，從中可以看出：1）表面硬度在58～61HRC，滿足熱處理技術要求，同時與正常件相比無明顯區別。2）外層硬化層深在3.0mm，內層硬化層深2.8mm，滿足熱處理技術要求。3）心部硬度最低在31HRC，而正常件心部硬度最低42HRC，兩者相比，正常生產件的心部硬度比返修工件心部硬度高。
表1 銷套截面硬度檢查結果
這是由于返修工件在外周淬火時，由于熱影響區溫度過高造成高溫回火現象，從而造成心部硬度降低。而正常件生產時心部組織為低碳馬氏體，因此心部硬度較高。如圖1所示。
圖1 銷套硬化梯度對比
圖2為返修銷套內外表層與心部金相組織，圖3為正常銷套內外表層與心部金相組織。
圖2 返修工件（400×）
圖3 正常工件（400×）
返修銷套內外層金相組織為針狀馬氏體+少量殘留奧氏體及極少量碳化物，心部組織為托氏體+鐵素體+回火索氏體等混合組織，這是由于心部wC為0.4%～0.5%，在感應透熱時得到馬氏體組織，在第二次外周淬火時處于熱影響區的組織溫度較高，心部部分組織被回火得到回火索氏體，部分組織重新加熱到A+F兩相區間，在隨后的冷卻時得到F及極細的類P組織。因此造成返銷套的心部組織為S回+F+托氏體的混合組織。而正常工藝生產的銷套心部組織為板條狀低碳馬氏體組織。
對返修的銷套進行壓扁試驗，斷點力為82.79kN，斷點位移為1.84mm，與正常件壓扁無明顯區別，如圖4所示。
圖4 壓扁試驗
三、結束語
1）返修的滲碳銷套表面硬度、硬化層深、心部硬度均能達到滲碳銷套的熱處理技術要求。2）與正常工藝生產的銷套相比，返修銷套心部硬度較低。3）從金相組織來看，內外層近表面組織無明顯變化，心部組織返修工件為托氏體+鐵素體+回火索氏體的混合組織，正常件為低碳馬氏體組織。4）從壓扁試驗結果來看，返修工件與正常件斷點力與斷點位移無明顯區別。基于以上結果，我們對滲碳滲透工件按返修工藝方法進行熱處理，然后全部進行MT檢測，無裂紋產生。同時進行裝機試驗并跟蹤發現返工的銷套與正常件使用性能無明顯區別，達到了預期的效果。
作者：陳丹，馬強，張詩正
單位：山推工程機械股份有限公司
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