42CrMo鋼氣體多元共滲
發(fā)布時(shí)間：2021-05-21 人氣：
42CrMo鋼用于制造弧形齒聯(lián)軸器的各種關(guān)鍵精密機(jī)械零件，如內(nèi)外齒軸套和內(nèi)外齒輪等各種關(guān)鍵零件。并且要求表面具有高硬度和耐磨、耐蝕性能及較高沖擊韌性。因此，才能滿足各種機(jī)械零件的技術(shù)性能要求。對(duì)這些精密機(jī)械零件，除了選擇適合的材料之外，還需要進(jìn)行適合的化學(xué)熱處理來(lái)改善金屬材料的表面成分和組織性能。采用氣體多元共滲是很有效的方法，在氣體滲氮爐中加人多元共滲劑進(jìn)行氣體多元共滲。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐得出了***佳共滲工藝。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)應(yīng)用，工藝成熟，性能穩(wěn)定，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
試驗(yàn)材料與方法
弧形齒聯(lián)軸器各精密零件的工藝流程為鍛造→退火或正火→機(jī)械粗加工→淬火調(diào)質(zhì)處理，表面硬度要求達(dá)28?32 HRC。本文共滲試驗(yàn)材料為42CrMo鋼，試樣尺寸10 mm X 10 mm X30 mm，經(jīng)機(jī)械和磨削加工達(dá)到設(shè)計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，在氣體滲氮爐中加人多元共滲劑進(jìn)行氣體多元共滲，共滲介質(zhì)選擇氨氣，共滲溫度為520?550 0C。
試驗(yàn)選擇RJJ105型氣體滲氮電爐，為了防止漏氣，在電爐的風(fēng)扇軸勁處加裝了密封和冷卻裝置，提高了密封性能。
共滲層深及硬度
42CrMo鋼試樣經(jīng)氣體多元共滲后，逐層磨去0.10 mm，用維氏硬度計(jì)HV10測(cè)定共滲層的硬度值，共滲24 h后試樣共滲層硬度分布，可見(jiàn)，共滲層及表面硬度的分布比較平滑。
共滲層相結(jié)構(gòu)及顯微組織
采用奧地利MEF型立式金相顯微鏡觀察共滲試樣的顯微組織。可見(jiàn)，42CrMo鋼共滲后，表層晶粒較細(xì)小。經(jīng)X身線衍儀測(cè)定，共滲層主要 由s~Fe3N、Y-Fe4N及富氮a~FeN相組成。
用NP4型光電子能譜儀和ATX-333型電子探針儀對(duì)42CrMo鋼氣體多元共滲試樣的表面成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，在共滲金屬表層中有氮、鈦、鉻、 碳、娃、氧等多種元素滲人，并在共滲表層中形成TiN、 TiC、CrN、CrC、SiN、SiC等多種共滲物相結(jié)構(gòu)，這可提高共滲零件的表面硬度和耐磨、耐蝕性能及較高沖擊韌性。
氣體多元共滲與氣體滲氮比較
在設(shè)備和工藝下，對(duì)42CrMo鋼試樣進(jìn)行氣體滲氮，在520?550 °C滲氮45 h，滲氮層深 0.45?0.50 mm，表面硬度542?561 HV10，脆性1級(jí)，因滲氮時(shí)間長(zhǎng)，零件容易變形。而氣體多元共滲試樣，在520?550 C共滲24 h，共滲層深0.47?0.52 mm， 表面硬度642?688 HV10，脆性1級(jí)，共滲效果顯著，共滲溫度低，零件變形小，提高了共滲零件的疲勞強(qiáng)度和使用壽命。
對(duì)經(jīng)氣體多元共滲與氣體滲氮后的試樣進(jìn)行耐蝕性能試驗(yàn)，具體方法為:在干燥器內(nèi)裝20%的NaCl水溶液，將試樣放置在干燥器的隔板上，將干燥器放人電熱干燥箱中于45 C恒溫90 h。試驗(yàn)結(jié)果表明，氣體多元共滲后的試樣無(wú)銹蝕現(xiàn)象，而經(jīng)氣體滲氮后的試樣銹蝕嚴(yán)重。這是由于氣體多元共滲試樣表層中氮含量達(dá)27.1%，還有多種元素滲人。因此其耐蝕性能是氣體滲氮的4?5倍，抗蝕性能效果顯著。
生產(chǎn)應(yīng)用
將氣體多元共滲工藝應(yīng)用于各種關(guān)鍵精密機(jī)械零件，如內(nèi)齒軸套、外齒軸套和內(nèi)齒輪、外齒輪等，其共滲處理的技術(shù)要求為:共滲層深0.30?0.40 mm，表面硬度540?590 HV10，脆性1級(jí)。給出了經(jīng)520 C x 6 h +550 C x 6 h共滲處理后，各零件的檢查結(jié)果。 結(jié)果表明，共滲層深及表面硬度均滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，且共滲表層晶粒細(xì)小，有多種元素滲人，并在共滲表層中形成多種共滲物相結(jié)構(gòu)。節(jié)能環(huán)保，提高了生產(chǎn)效率2?3倍，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
42CrMo鋼采用氣體多元共滲在520?550 C共滲 24 h后，共滲層深0.47?0.52 mm，表面硬度達(dá)到642? 688 HV10，脆性1級(jí)，共滲效果顯著，優(yōu)于氣體滲氮。
在共滲金屬表層中有氮、鈦、鉻、碳、硅、氧等多種元素滲人。并在共滲表層中形成TiN、TiC、CrN、CrC、SiN、 SiC等多種共滲物相結(jié)構(gòu)，共滲表層晶粒細(xì)小，提高了共滲零件的表面硬度和耐磨、耐腐蝕性能及沖擊韌性。該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，共滲溫度低，零件變形小，節(jié)能環(huán)保，提高了生產(chǎn)效率2?3倍，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
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