锻造余热淬火工艺
作者：陈云龙，黄静华，马强，殷延明，陈兆杭
单位：山推工程机械股份有限公司
来源：《金属加工（热加工）》杂志
锻造余热淬火属于高温形变热处理，锻件成形后，直接在一定温度下投入淬火冷却介质冷却以获得淬火组织，并在合适温度下回火，实现代替调质热处理，可省去一次淬火加热工序。余热淬火处理的锻件不仅具有优良的综合力学性能，而且成本降低，效率提高。我公司经过不断探索，目前已在链轨节等履带部件产品上广泛采用余热淬火工艺，在实际生产应用中取得显著成果。本文主要针对余热淬火工艺质量情况及控制要点进行了介绍。
1.产品介绍
链轨节为工程机械履带关键部件，见图1，材质为35MnB材料，每年生产约1000万件。链轨节最厚处为附图中A-A位置。
链轨节简图
余热淬火生产工艺流程为：下料→中频加热→锻造→切边冲孔→直接淬火→回火→探伤。
2.余热淬火工艺质量情况
余热淬火后，链轨节各项检测结果都能满足技术要求。为表征余热淬火工艺的质量状况，我们与传统调质处理的产品质量进行了对比，见表1。
从结果对比来看，两种工艺下均得到回火索氏体组织。虽然余热淬火晶粒度要粗于普通调质工艺，但力学性能特别是冲击韧性要明显优于普通调质工艺。
锻造棒料在高形变速率和形变量作用下，晶粒得到细化，位错密度增值率大大提高，产生大量位错缠结，形成位错遗传，小角晶界增多。这也是为什么一般显微镜下观察的晶粒度差的条件下，反而力学性能并没有降低的原因。所以，在制定余热淬火件的检查标准时，晶粒度指标要区别对待。
表1 余热淬火工艺与普通调质工艺检测结果对比
另外，由表2可见，在链轨节踏面最厚处，普通调质处理的布氏硬度值相差大于20HBW，而余热淬火处理的截面布氏硬度值则小于15HBW。从硬度均匀性方面说，余热淬火工艺要好于普通调质工艺。
表2 截面硬度分布情况对比
|
余热淬火工艺 |
普通调质工艺 |
|||
|
序号 |
压痕直径/mm |
HBW |
压痕直径/mm |
HBW |
|
1 |
3.30 |
341 |
3.27 |
347 |
|
2 |
3.31 |
339 |
3.30 |
341 |
|
3 |
3.28 |
345 |
3.35 |
331 |
|
4 |
3.30 |
341 |
3.40 |
321 |
|
5 |
3.33 |
335 |
3.37 |
326 |
3.余热淬火工艺质量控制要点
根据产品形状及材料特征，在实施余热淬火过程中，重点控制以下质量要点。
（1）原材料控制。原材料的质量严重影响产品质量的稳定，包括化学成分、低倍、偏析等。要求对原材料每个炉号进行入厂理化检测，确保原材料的质量稳定。
（2）选择合理加热温度并实施严格的温度控制。为避免棒料晶粒度的迅速长大，务必选择合适的始锻温度，并严格控制棒料的重复加热次数。在中频加热炉出口和淬火入油口安装红外测温及分选装置，保证温度在要求范围。
（3）淬火介质的选择。我公司选用好富顿快速淬火油，采用特殊设计喷淋机构，实现工件的淬透，防范了开裂风险。通过循环换热，实现油温的有效控制。
（4）淬火后及时回火，超过规定时间报废处理。
目前，我公司已具备锻造余热淬火线12条，每年采用该工艺处理的锻件超过2.5万t，可减少电能消耗1000万kWh，生产流程简化，取得良好的综合效益。后续将逐步进行其他底盘锻造件的余热淬火工艺推广应用。