GCr15刮油辊表面感应淬火优化
作者：刘卫华
单位：常州宝菱重工机械有限公司
来源：《金属加工（热加工）》杂志
序言
2019年，常州宝菱重工机械有限公司承接一批刮油辊备件合同，据了解此刮油辊在用户使用过程中出现了断裂现象，如图1所示。由于工件辊身部位有效尺寸仅12mm，GCr15材质一般中频感应淬火有效淬硬层深度在8~10mm，几乎整体淬硬，基 体韧性不足，使用过程受较大载荷情况下易引起开裂。因此，本次刮油辊生产通过表面淬火工艺参数的优化，目标是将有效淬硬层深度控制在3mm左右。
毛坯改善
刮油辊毛坯采用GCr15材质，首先对毛坯进行 金相组织检测，如图2所示。
组织为珠光体+白色网 状碳化物，存在粗晶现象。对毛坯进行组织细化改善处理，选用900℃正火 +790℃球化退火处理，处理后金相检测发现组织得 到细化改善，但是碳化物颗粒呈聚集状、半网状、网状分布，碳化物网状级别＞3级，不符合标准要求 （见图3）。
再次进行940℃感应淬火+790℃退火细化处理，金相检测碳化物网状级别为3级（见图4），符合标准要求。毛坯组织得到明显改善，合格后进行调质预处理，基体硬度控制在40~45HSD，目的是为后续表面感应淬火做好组织准备。
淬火过程
刮油辊中频连续感应淬火过程选用了两个淬火速度，分别为2mm/s、3mm/s，进行数据对比。淬 火+340℃回火后硬度基本在74~76HSD之间，取截 面试块进行硬度梯度及淬火表面金相检测。硬度梯度如图5所示，表面金相组织如图6所示。从淬硬层深度曲线得出，在2mm/s感应淬火移动速度下，淬硬层深度约3.5mm；在3mm/s淬火移动速度参数下，淬硬层深度约3.0mm。GCr15刮油辊中频感应淬火后表面组织为回火隐晶马氏体+碳化物+少量残留奥氏体，组织较 细，为正常淬火组织。
通过高温淬火+球化退火处理可有效改善GCr15 刮油辊毛坯组织状况，为后续热处理做好准备。淬火采用2mm/s淬火移动速度，淬硬层深度约 3.5mm，满足刮油辊≥2.0mm的技术要求，且有效降低淬硬层深度，减少淬火对基体组织的影响，保证基体韧性，确保工件的使用性能。首批次生产的刮油辊均按此工艺参数进行生产，工件在用户现场取得了良好的使用效果，获得了用户的良好评价。
磨削裂纹
渗碳钢或高合金钢件热处理后一切正常，但 磨削表面出现垂直于磨削方向的龟裂，是典型的磨削裂纹，如图7所示。只要回火充分，不过热，热处理无过失。
图7 W18钢麻花钻磨削裂纹
结束语
从上述4种情况来看，设计、材料、锻造、磨削等与热处理关系密切。热处理受制于人，一旦出现质量问题，热处理即是罪人。应该实事求是，找出真正原因，还热处理一个清白，给热处理一片沃土，让其健康成长。
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