42CrMo钢轴套热处理工艺改进
发布时间：2021-07-06 人气：
某公司有一种轴套产品（挖掘机产品配件），材质为42CrMO钢，锻件，热处理技术要求为43~48HRC。主要加工工艺路线为：锻造一正火一粗加工一整体淬火、回火一半精加工一磁粉探伤一精加工。在实际生产中，轴套经热处理后磁粉探伤发现， 有60%在R2附近出现弧形裂纹，导致工件报废。为此暂停生产，查找开裂原因。
工件粗加工后淬火前基本外形尺寸套筒部与法兰盘的过渡圆角为R20轴套的热处理工艺：锻后正火，880 ℃保温 2.5 h空冷;粗加工后淬火、回火，工艺过程。工件装筐加热，以减少淬火畸变。工艺要点:鉴于42CrMO钢的AC3为840℃,Ms点为310℃，故将轴套的淬火温度定为840℃；淬火介质为15%的PAG水溶液,控时冷却70s，然后空冷（控制工件出水温度为240℃左右），以避免产生过高的热应力和组织应力;淬火后及时回火。
尽管如上所述，制定轴套的热处理工艺时采取了以上防范措施，但热处理后进行磁粉探伤发现,有60%的轴套在套筒部与法兰盘部过渡区附近的法兰 盘上出现弧形裂纹，裂纹深度约1〜 3 mm,肉眼很难观察到。
开裂原因分析
对开裂轴套裂纹形态的统计分析表明，98%的 裂纹在距台阶过渡处约10 mm的法兰盘上。由于工件法兰盘部较薄，套筒与盘部过渡处拐角较尖锐。 一般弧形裂缝是由热应力引起的，通常在零件形状突变的部位，如尖锐棱角、凹槽及孔洞附近，呈弧形 分布。此类结构的工件淬火时在应力集中处极易形成淬火裂纹。分析了此类裂纹产生的原因是由于淬火时尖角应力作用的结果，端部凸缘尺寸单薄,根部有尖角凹槽，淬火时在尖角凹槽处产生应力集中而开裂。
由以上分析可见,轴套淬火开裂主要是由于其套筒与法兰盘过渡园角太小，导致淬火应力集中而产生的。
工艺改进
根据上述轴套开裂原因分析，对巳粗车只R2的轴套进行了热处理工艺试验。
淬火将淬火温度降低至820℃ ,淬火冷却时间缩短至60s(工件出水温度提高至280 左右）。按此工艺试验了1炉，仍然有30%的工件开裂，而且同炉处理的工件中有30%淬火硬度偏低。可见单纯调整热处理工艺参数是不能解决这类开裂问题。
在R2圆角过渡拐角处绑扎耐火纤维棉，以期减小拐角附近萍火冷却速度，从而减小萍火应力。采取此措施后淬火试验的3炉工件磁粉探伤无一开裂。事实证明，K2圆角过渡拐角附近淬火应力大是导致轴套批量淬裂的主要原因。
圆角过渡当零件有棱角、尖角、沟槽和横孔时，这些部位很容易产生应力集中，从而导致零件淬裂。因此，零件应尽量设计成应力集中***小化的形状,在尖角处和台阶处加工成圆角。有关标准中对台阶处圆角过渡也有规定：凡要进行淬火的零件，应避免锐边、锐角和锐口，台肩过渡要呈圆弧形。根据标准规定，本文中的衬套件拐角处过渡圆角半径应为R15。为减小台阶处淬火应力，我们将工艺流程卡片中粗加工内容规定“粗车R2”修改为“粗车R15”，将热处理前预留过渡圆角半径加大到沿5,热处理后再加工到图纸尺寸，以此减小园角过渡区的淬火应力。修改圆角为K15后，试验3炉， 无一件开裂。后来的生产实践证明，加大台阶处的圆角过渡半径，有效地防止了这类工件淬火裂纹的产生。
轴套类工件台阶处由于过渡圆角半径太小，导致淬火时在此处产生了较大的淬火应力集中， 从而产生淬火裂纹。截面变化过渡处应有足够的、 符合有关标准规定的圆角半径，以防止淬火应力过大而产生裂纹。
热处理工作者经常遇到工件热处理开裂的问题，为此热处理前应认真分析工件的淬火应力分布状态，通过对外观、形状、尺寸的核査，采取有效措施,减少热处理畸变,避免淬火开裂，防止由于工件形状不合理而产生过大的淬火应力导致工件淬裂
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