齒軌輪深層滲碳工藝

作者：田林、閆雪俠、朱科、張寬，西安煤礦機(jī)械有限公司
李治寶，陜西德仕汽車部件（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
來源：《金屬加工（熱加工）》雜志

我公司近幾年為了提高齒軌輪（見圖1）和驅(qū)動(dòng)輪的耐磨性，其滲層深度已由四五年前的2.5～3mm增至3～4mm，經(jīng)過近幾年的應(yīng)用其效果是明顯的，齒軌輪的耐磨性有了很大的提高。但對(duì)一些大機(jī)組特別是一些地質(zhì)條件較差的礦井仍然存在齒軌輪耐磨性差的問題，嚴(yán)重影響了我公司在采煤機(jī)用戶中的聲譽(yù)。為了進(jìn)一步提高我公司齒軌輪的耐磨性能，提升我公司采煤機(jī)的技術(shù)水平，使采煤機(jī)齒軌輪不耐磨問題，不再成為影響我公司聲譽(yù)的因素，從而有效地提高我公司的訂貨量及經(jīng)濟(jì)效益，我們結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，通過反復(fù)試驗(yàn)及工藝改進(jìn)，最終確定齒軌輪滲碳深度達(dá)到6mm以上的熱處理工藝方法。



圖1 齒軌輪

1.選擇試驗(yàn)樣本
根據(jù)產(chǎn)品C0N040802-01齒軌輪，齒寬68mm，材料為18Cr2Ni4WA，要求齒面滲碳，有效硬化層深度6～7mm，根據(jù)此產(chǎn)品的尺寸及精度確定用Φ68mm的棒料進(jìn)行滲碳試驗(yàn)，材料為18Cr2Ni4WA，具體圖樣如圖2所示。



圖 2

2.確定工藝路線
為了達(dá)到和產(chǎn)品相同的效果，滲碳前采用與高端齒軌輪相同的工藝路線，路線如下：鍛造成Φ80mm左右的棒料→930℃正火+670℃高溫回火→加工成圖2的尺寸及精度→滲碳試驗(yàn)+3次高溫回火→取20mm厚、¼圓的金相試樣→檢測(cè)滲碳層深度和碳化物級(jí)別。

3.擬定試驗(yàn)方案
現(xiàn)有熱處理設(shè)備都比較老舊，加熱時(shí)間過長(zhǎng)對(duì)設(shè)備損壞比較嚴(yán)重，所以我們根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備情況及生產(chǎn)條件，制定出兩種試驗(yàn)方案：第一種是三次短時(shí)間滲碳；第二種是一次長(zhǎng)時(shí)間滲碳。

（1）第一種方案
試棒隨滲碳層深度3～4mm的產(chǎn)品同爐進(jìn)行三次滲碳處理。為了檢驗(yàn)每次的滲碳層深度，在第一次滲碳時(shí)放3根試棒，滲碳完成時(shí)取出1根試棒并進(jìn)行標(biāo)記，其余2根再進(jìn)行第二次滲碳，第二次滲碳完成后再取出1根并進(jìn)行標(biāo)記，剩下1根進(jìn)行第三次滲碳并進(jìn)行標(biāo)記。3次滲碳完成后的試樣進(jìn)行3次高溫回火處理，然后加工出金相試樣并進(jìn)行金相檢測(cè)。這種方案我們進(jìn)行了兩組試驗(yàn)。三次滲碳工藝參數(shù)相同，如表1所示。
表 1



（2）第二種方案
一次長(zhǎng)時(shí)間滲碳。用一根試棒隨產(chǎn)品12100090140齒軌輪一起裝爐進(jìn)行滲碳，滲碳完成后進(jìn)行3次回火。由于時(shí)間原因這種方案我們只進(jìn)行了一次試驗(yàn)。工藝參數(shù)如表2所示。

表 2


4.試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)中我們將Φ68mm試驗(yàn)用試棒與生產(chǎn)中Φ20mm隨爐試樣同時(shí)裝爐，并對(duì)滲碳檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

（1）第一種方案試驗(yàn)結(jié)果
第一種方案第一組滲碳完成后取樣檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表 3


第一種方案第二組滲碳試驗(yàn)完成后取樣檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表 4



（2）第二種方案試驗(yàn)結(jié)果
第二種方案滲碳完成后取樣檢驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表 5



5.結(jié)語
本次深層滲碳試驗(yàn)采用兩種方案，一種為一次長(zhǎng)時(shí)間滲碳；一種為2～3次3～4mm短時(shí)間滲碳。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可得出以下結(jié)論：在現(xiàn)有設(shè)備條件下，使用三次3～4mm滲碳可以實(shí)現(xiàn)深滲層滲碳，經(jīng)兩次3～4mm滲碳基本上可以達(dá)到6mm滲層，三次可達(dá)到7～8mm滲層，而且碳化物可控制在4級(jí)以下。