42CrMo钢气体多元共渗
发布时间：2021-05-21 人气：
42CrMo钢用于制造弧形齿联轴器的各种关键精密机械零件，如内外齿轴套和内外齿轮等各种关键零件。并且要求表面具有高硬度和耐磨、耐蚀性能及较高冲击韧性。因此，才能满足各种机械零件的技术性能要求。对这些精密机械零件，除了选择适合的材料之外，还需要进行适合的化学热处理来改善金属材料的表面成分和组织性能。采用气体多元共渗是很有效的方法，在气体渗氮炉中加人多元共渗剂进行气体多元共渗。经过反复试验和生产实践得出了***佳共渗工艺。经过生产应用，工艺成熟，性能稳定，节能环保，经济效益显著。
试验材料与方法
弧形齿联轴器各精密零件的工艺流程为锻造→退火或正火→机械粗加工→淬火调质处理，表面硬度要求达28〜32 HRC。本文共渗试验材料为42CrMo钢，试样尺寸10 mm X 10 mm X30 mm，经机械和磨削加工达到设计的各项技术指标，在气体渗氮炉中加人多元共渗剂进行气体多元共渗，共渗介质选择氨气，共渗温度为520〜550 0C。
试验选择RJJ105型气体渗氮电炉，为了防止漏气，在电炉的风扇轴劲处加装了密封和冷却装置，提高了密封性能。
共渗层深及硬度
42CrMo钢试样经气体多元共渗后，逐层磨去0.10 mm，用维氏硬度计HV10测定共渗层的硬度值，共渗24 h后试样共渗层硬度分布，可见，共渗层及表面硬度的分布比较平滑。
共渗层相结构及显微组织
采用奥地利MEF型立式金相显微镜观察共渗试样的显微组织。可见，42CrMo钢共渗后，表层晶粒较细小。经X身线衍仪测定，共渗层主要 由s~Fe3N、Y-Fe4N及富氮a~FeN相组成。
用NP4型光电子能谱仪和ATX-333型电子探针仪对42CrMo钢气体多元共渗试样的表面成分、结构进行测定。结果表明，在共渗金属表层中有氮、钛、铬、 碳、娃、氧等多种元素渗人，并在共渗表层中形成TiN、 TiC、CrN、CrC、SiN、SiC等多种共渗物相结构，这可提高共渗零件的表面硬度和耐磨、耐蚀性能及较高冲击韧性。
气体多元共渗与气体渗氮比较
在设备和工艺下，对42CrMo钢试样进行气体渗氮，在520〜550 °C渗氮45 h，渗氮层深 0.45〜0.50 mm，表面硬度542〜561 HV10，脆性1级，因渗氮时间长，零件容易变形。而气体多元共渗试样，在520〜550 C共渗24 h，共渗层深0.47〜0.52 mm， 表面硬度642〜688 HV10，脆性1级，共渗效果显著，共渗温度低，零件变形小，提高了共渗零件的疲劳强度和使用寿命。
对经气体多元共渗与气体渗氮后的试样进行耐蚀性能试验，具体方法为:在干燥器内装20%的NaCl水溶液，将试样放置在干燥器的隔板上，将干燥器放人电热干燥箱中于45 C恒温90 h。试验结果表明，气体多元共渗后的试样无锈蚀现象，而经气体渗氮后的试样锈蚀严重。这是由于气体多元共渗试样表层中氮含量达27.1%，还有多种元素渗人。因此其耐蚀性能是气体渗氮的4〜5倍，抗蚀性能效果显著。
生产应用
将气体多元共渗工艺应用于各种关键精密机械零件，如内齿轴套、外齿轴套和内齿轮、外齿轮等，其共渗处理的技术要求为:共渗层深0.30〜0.40 mm，表面硬度540〜590 HV10，脆性1级。给出了经520 C x 6 h +550 C x 6 h共渗处理后，各零件的检查结果。 结果表明，共渗层深及表面硬度均满足设计技术要求，且共渗表层晶粒细小，有多种元素渗人，并在共渗表层中形成多种共渗物相结构。节能环保，提高了生产效率2〜3倍，经济效益显著。
42CrMo钢采用气体多元共渗在520〜550 C共渗 24 h后，共渗层深0.47〜0.52 mm，表面硬度达到642〜 688 HV10，脆性1级，共渗效果显著，优于气体渗氮。
在共渗金属表层中有氮、钛、铬、碳、硅、氧等多种元素渗人。并在共渗表层中形成TiN、TiC、CrN、CrC、SiN、 SiC等多种共渗物相结构，共渗表层晶粒细小，提高了共渗零件的表面硬度和耐磨、耐腐蚀性能及冲击韧性。该工艺设备简单，共渗温度低，零件变形小，节能环保，提高了生产效率2〜3倍，经济效益显著。
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