齒輪傳動件高頻淬火變形且有裂紋，試試離子滲氮工藝?
目前，我公司推土機用齒輪傳動件采用高頻淬火得到表面硬化層，該工藝易造成工件表面裂紋，工件變形大，嚴重影響后續裝配配合。離子滲氮工藝是應用廣泛的一種表面化學熱處理技術，可以顯著提高鋼鐵制件的表面硬度、耐磨性、疲勞強度及抗腐蝕能力，工件表面無氧化、變形小。而且污染小，節約能源和氣源。
本文通過研究離子滲氮工藝參數對42CrMo材料滲氮層性能的影響，掌握了42CrMo傳動件離子滲氮工藝規律和特點，以期改善現有工藝變形大、裂紋的現狀，節約生產成本。
1.工藝參數的確定
影響離子滲氮工藝參數主要有滲氮溫度、滲氮壓力和滲氮保溫時間，針對工件齒數多、齒形密、齒較薄的特點，以及42CrMo材料本身的特性，設定工藝參數如表1所示。
表1 42CrMo滲氮工藝
參數 | 升溫時間/h | 滲氮溫度/℃ | 保溫時間/h | 滲氮壓力/Pa |
要求 | 10 | 520 | 20 | 280～300 |
2.過程記錄
試驗中設備整體控制平穩，通過圖1過程記錄可以看出，在保溫階段工藝參數穩定。圖2為工件滲氮照片。
圖1 滲氮參數記錄曲線
圖2 工件滲氮照片
3.檢測結果
（1）表面硬度
在300g和1000g檢測壓力下，表面硬度均符合圖樣要求。
表2 表面硬度檢測結果
檢測壓力 | 表面硬度 | ||
HV0.3 | 769 | 735 | 761 |
HV1 | 677 | 682 | 666 |
（2）硬化層深度
根據圖3硬化層梯度檢測結果見圖4，齒頂滲氮層達到0.55mm，齒根達到0.45mm。
圖 3
圖4 齒頂、齒根滲氮層硬度梯度
（3）滲氮層組織
從圖5金相組織看出，滲氮層白亮層厚度為10μm，疏松級別1～2級。
圖5 滲氮層金相組織 100×
（4）滲氮層脆性狀況
從圖5脆性檢測壓痕來看，邊角無塌陷，脆性情況達到1級
（a）
（b）
（c）
圖6 滲氮層脆性檢測
4.局部防滲處理
采用離子滲氮專用涂料進行了試驗，通過試塊檢測，防滲面硬度沒有增加，加工情況良好，驗證了防滲涂料的有效性。圖6為工件涂料情況。
圖7 工件防滲涂料
5.結語
對推土機42CrMo材料傳動件采用離子滲氮工藝試驗后，各項檢測結果符合要求，工件畸變符合裝配要求。后續采用表面離子滲氮替代高頻淬火，可改善現有工藝變形大、裂紋的現狀，節約生產成本。另外，采用離子滲氮，污染小，環境友好。
作者：陳云龍、殷延明、王忠、王剛、孫葉
單位：山推工程機械股份有限公司
來源：《金屬加工（熱加工）》雜志
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