作者：张喆
单位：新程（沈阳）电力设备有限公司
来源：《金属加工（热加工）》杂志
35CrMo钢作为我公司零部件的常用材质钢，调质处理时常采用油冷或水淬油冷两种方式。多用炉生产线投产后，设备无法完成水淬油冷工艺。油淬工件（尤其是未进行表面加工的轧材棒料）存在硬度偏低、达不到图样要求的问题，要进行返工二次淬火。这不仅对于零部件的使用性能造成影响，同时也增加了生产成本，造成不必要的损失。经分析，硬度偏低原因主要是由于冷却速度不足造成的。查阅相关资料及其他热处理厂的生产经验，35CrMo钢棒材可由盐水冷却提高冷却速度。由于我公司以前35CrMo钢棒材生产中未进行过水淬，因此要试验35CrMo钢棒材水淬和油淬方式，对比力学性能，进而决定35CrMo钢棒材水淬是否实施生产。
一、试验方案确定
试验材料为我公司生产用35CrMo钢棒材（φ60mm），化学成分见表1。
表1 35CrMo钢棒材化学成分（质量分析） （%）
试验设备用多用炉生产线，如图1所示。试验仪器使用洛氏硬度计和CMT8202微机控制电子万能试验机。
图1 多用炉生产线
试验分为两个部分：比较两种淬火方式的淬硬层深度；对于两种淬火方式的试样进行拉伸试验，比较抗拉强度和伸长率。
二、试验过程与结果分析
淬火860℃，保温45min，油冷至150℃；回火200℃，保温180min，空冷至室温。淬火860℃，保温45min，水冷至150℃；回火200℃，保温180min，空冷至室温。处理后的试样表面没有淬火裂纹。加工表面检测硬度，由表面到心部，每隔2.5mm测量硬度，如图2所示。硬度结果见表2。从表2中可以看出，水淬后的硬度高，而且淬硬层较深。
图2 淬硬层硬度检测
表2 淬硬层硬度
将35CrMo钢棒料经过油淬处理和水淬处理，通过调节回火温度使其硬度达到28~30HRC。淬火860℃，保温45min，油冷至150℃；回火520℃，保温90min，空冷至室温，工艺曲线如图3所示。
图3 油淬工艺曲线
淬火860℃，保温45min，水冷至150℃；回火580℃，保温90min，空冷至室温，工艺曲线如图4所示。
图4 水淬工艺曲线
将试棒加工成拉伸试样，做拉伸试验，结果见表3。从表3中可以看出，水淬后强度较高，韧性相对较低，总体相差不大。
表3 力学性能
从上面的试验结果中可得出：由于水淬冷却速度较快，淬硬层较深，硬度较高，因此在同样表面硬度的情况下，抗拉强度明显提高，但伸长率下降，这样可以解决35CrMo钢材质棒料油淬后硬度不足的问题。
三、效益分析
部分35CrMo钢零部件改为水淬，不仅可以达到生产要求，减少返工率，还可以节约成本和生产费用。节省电费=返工处理电费（设备功率×年生产炉次×返工率×电价）+现有工艺节省电费（设备功率×节省时间×年生产炉次×电价）=（209×1.5+78×3）×120（全年35CrMo钢生产炉次约120炉）×10%×1.2+91（清洗机功率）×0.5×120×1.2元=14436元。节省工时费用=（节省时间+返工时间）×操作人数×年生产炉次×工时单价=（0.5+4.5×10%）×2×120×8.571元=1954元。节省材料费用=（每炉淬火油损耗+清洗液损耗）×全年生产炉次=（50+20）×120元=8400元。
四、结束语
35CrMo钢棒料可以用水淬代替油淬，不仅硬度能够达到要求，对综合力学性能影响不大，而且大大减少了返工率，提高了劳动效率，节约了生产成本。同时较低的淬火温度以及杜绝了该材料油冷淬火过程产生的油烟，带来了较好经济效益，具有节能减排的优势。《金属加工（热加工）》杂志热处理栏目折稿范围：前沿金属材料研究，先进、实用的热处理工艺和技术，热处理装备的开发，淬火冷却技术，材料检测与分析，热温测量与控制，零件失效分析等。
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