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    可鍛鑄鐵高頻感應(yīng)熱處理及金相組織分析
    發(fā)布者:yflwzj  發(fā)布時間:2012-07-30 08:12:07
     

    可鍛鑄鐵高頻感應(yīng)熱處理及金相組織分析
    高頻感應(yīng)熱處理工藝因具有加熱速度快,生產(chǎn)效率高、節(jié)省能源、易于機械化和自動化等特點,在汽車零部件生產(chǎn)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。汽車高頻感應(yīng)熱處理零件常選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(如
    35鋼、40鋼等)、合金結(jié)構(gòu)鋼(如35CR鋼等)和鑄鋼(如ZG35ZG45等)等。而某國外牌號轎車變速器零件———A齒輪材料為QS11MS55,是珠光體型可鍛鑄鐵,要求對其進(jìn)行高頻感應(yīng)熱處理,這是一個比較新的課題。


    2 高頻感應(yīng)淬火對材料的要求



    根據(jù)德國歐寶公司的《工程材料規(guī)范》規(guī)定,QS11MS55(國內(nèi)牌號KTZ550204淬火前的組織應(yīng)為層狀珠光體或粒狀FE3C和呈均勻分布的石墨,允許存在少量鐵素體,無游離滲碳體;并規(guī)定用于感應(yīng)淬火的零件其珠光體應(yīng)呈粒狀結(jié)構(gòu),鐵素體每單位面積最大含量為20%。



    用于高頻感應(yīng)淬火的鑄鐵件要求為珠光體型可鍛鑄鐵,這是因為淬火后容易得到馬氏體。若是鐵素體為主的可鍛鑄鐵,則在高頻瞬時加熱中,鐵素體來不及轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_blank">奧氏體,碳也來不及在奧氏體中充分?jǐn)U散,因此在淬火得到馬氏體的同時,組織中還存在鐵素體,影響了鑄件的硬度和耐磨性。鋁板點焊機



    3 高頻感應(yīng)淬火試驗



    A型齒輪及尺寸見圖1。外齒輪高頻淬火表面硬度要求為4656HRC;硬化層深度要求≥110MM,硬化特性曲線應(yīng)基本符合要求。



    3.1零件原材料的調(diào)質(zhì)處理



    試驗用進(jìn)口零件材料為兩種組織形態(tài),一種是符合歐寶公司要求的珠光體型可鍛鑄鐵,其原始組織為粒狀珠光體+呈較細(xì)團(tuán)絮狀且均勻分布的石墨,無游離滲碳體(圖2)。另一種為鑄造后調(diào)質(zhì)狀態(tài),原始組織為回火索氏體+呈較細(xì)團(tuán)絮狀且均勻分布的石墨,基體硬度為2224HRC(圖3)。兩種材料均符合高頻感應(yīng)淬火工藝對其組織的要求。



    在生產(chǎn)中未經(jīng)調(diào)質(zhì)的可鍛鑄鐵的原始組織為珠光體+鐵素體(珠光體含量為50%~80%),經(jīng)過高頻瞬時加熱后容易造成有效硬化層深度分布不均勻,導(dǎo)致表面硬度值高低不均,若要達(dá)到高硬度,采取提高淬火溫度往往會使鑄件產(chǎn)生裂紋。因此,要求對鑄件毛坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,得到均勻的回火索氏體,再經(jīng)高頻感應(yīng)淬火后便能得到均勻的馬氏體組織和均勻的表面硬度及硬化層深度。



    3.2高頻感應(yīng)淬火工藝



    與鋼相比,要達(dá)到同樣的硬化層深度,可鍛鑄鐵感應(yīng)加熱時間要長些,以使珠光體型可鍛鑄鐵中存在的少量鐵素體充分溶解。若材料的硬度高低不均則加熱速度不能太快,否則會使鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變點顯著提高,造成部分鐵素體因未能轉(zhuǎn)變成奧氏體而殘留在淬火層組織中,使淬火后表面硬度下降。冷卻時為避免產(chǎn)生裂紋,一般不直接冷卻到室溫,而冷卻到一定溫度(150)后即噴水溶性介質(zhì)。經(jīng)表面淬火后的零件應(yīng)及時回火。



    由于可鍛鑄鐵導(dǎo)熱性比鋼差得多,因此選擇合適的頻率就顯得尤其重要。對于A齒輪,其齒數(shù)為12,模數(shù)為8.4118,齒高為5MM,較一般漸開線齒輪的齒高低得多,在全齒加熱時,其輪齒對齒溝的屏蔽作用就相對小許多,因此可以選用比普通漸開線齒輪全齒加熱最佳頻率稍高一些的頻率。經(jīng)工藝試驗,采用90KHZ的超音頻電源,加熱效果良好,完全達(dá)到了技術(shù)要求。



    原材料為調(diào)質(zhì)態(tài)零件經(jīng)高頻感應(yīng)淬火后的實物見圖4,高頻淬火組織為均勻的淬火馬氏體+團(tuán)絮狀石墨。



    4 結(jié)論



    1)用于高頻感應(yīng)熱處理的可鍛鑄件要求原始組織為珠光體基體。



    2)根據(jù)對進(jìn)口零件材料分析的結(jié)果及生產(chǎn)經(jīng)驗,對可鍛鑄鐵零件,首先對毛坯件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,然后進(jìn)行機加工,再進(jìn)行高頻淬火,其工藝路線為鑄造→調(diào)質(zhì)→機加工→高頻淬火,得到的硬化層深度均勻,且不易出現(xiàn)淬火裂紋。



    3)珠光體型可鍛鑄件的加熱時間不宜過短,加熱速度不宜過快,以使鐵素體充分溶解。為避免產(chǎn)生裂紋,一般不冷卻到室溫,而冷卻到一定溫度(150℃)后即噴水溶性介質(zhì),淬火后應(yīng)及時回火。



    4)選用適當(dāng)?shù)念l率(90KHZ)才能在齒輪全齒淬火時獲得近似沿齒廓分布的硬化層。



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