45鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后,有良好的綜合性能,廣泛應(yīng)用于各種重要零件,如連桿,齒輪,軸類,不同的熱處理工藝得到不同的工藝性能。?
本文研究了感應(yīng)加熱表面淬火對于45鋼組織性能的影響,采用感應(yīng)加熱表面淬火技術(shù)對45鋼進行表面強化,對所獲得試件的淬硬層進行顯微硬度測試。利用金相顯微鏡對試件淬硬層的組織、厚度進行研究分析。同時與正火并調(diào)質(zhì)件進行硬度、金相組織等方面的比較。結(jié)果表明經(jīng)過高頻感應(yīng)加熱淬火后45鋼的表面性能明顯改善,表面為淬火馬氏體,而心部仍為正火組織,使得試件既耐磨又有很強的韌性,所得的工藝參數(shù)將被作為生產(chǎn)實踐的參考依據(jù)。
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接近于零。利用這個集膚效應(yīng),可使工件表面迅速加熱,在幾秒鐘內(nèi)表面溫度上升到800~1000℃,而基體溫度升高很小。由于感應(yīng)加熱工藝是瞬間的高溫、冷卻過程,金屬表面不僅會因迅速淬火而形成馬氏體,而且在經(jīng)過狹窄的淬硬區(qū)后還會得到感應(yīng)淬火前的預(yù)處理基體組織。?
(二)感應(yīng)加熱淬火技術(shù)的特點?
1、優(yōu)點?
感應(yīng)淬火技術(shù)可以有效地改善金屬的表面性能(如硬度、耐磨性、抗腐蝕性、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能等),除此之外還具有以下優(yōu)點:?
(1)加熱速度極快,可擴大A體轉(zhuǎn)變溫度范圍,縮短轉(zhuǎn)變時間。??????(2)淬火后工件表層可得到極細的隱晶馬氏體,硬度稍高(2~3HRC)。脆性較低及較高疲勞強度。????
???(3)經(jīng)該工藝處理的工件不易氧化脫碳,甚至有些工件處理后可直接裝配使用。?
???(4)淬硬層深,易于控制操作,易于實現(xiàn)機械化,自動化。??????????????????????????(5)可進行局部淬火?
該技術(shù)能**地將工件需要進行淬火的局部進行進行加熱,特別是在采用導(dǎo)磁體和使用高功率密度的情況下。?(3)環(huán)保?
其能耗與滲碳、氮化、調(diào)質(zhì)相比具有極大的優(yōu)勢,當工件淬火部位質(zhì)量與整體質(zhì)量之差越大時,它的優(yōu)勢也越顯著。感應(yīng)熱處理常具有高的附加值。?(4)快速熱處理?
感應(yīng)淬火的加熱時間以妙計,一般在2~14s之內(nèi),生產(chǎn)周期亦短,特別是在采用自回火或隨機感應(yīng)回火情況下,此工序與機加工工序相似。為此,現(xiàn)代化的感應(yīng)加熱淬火裝備已經(jīng)安排在生產(chǎn)線或自動線上。?(5)清潔熱處理?
感應(yīng)淬火所用淬火液一般為水或具有添加劑的水溶液,淬火時,幾乎沒有油煙,勞動環(huán)境好。?
(6)便于機械化及自動化
高頻感應(yīng)加熱表面淬火是表面淬火方法中比較好的一種,主要應(yīng)用于承受扭轉(zhuǎn)、彎曲等交變負荷作用的工件,要求表面層承受比基體更高的應(yīng)力或耐磨性,需對工件表面提出強化要求,適于含碳量We=0.40~0.50%的鋼材。目前被運用于重型機械、軸承工業(yè)、石油鉆井、冶金機械、紡織機械、建筑材料等領(lǐng)域外,還在以下領(lǐng)域得到應(yīng)用。?(1)汽車制造業(yè)?汽車制造業(yè)廣泛地采用了熱處理技術(shù),感應(yīng)加熱淬火的汽車零部件,已經(jīng)上升到占全部熱處理零件的50%左右。感應(yīng)淬火的目的除提高零件飛耐磨性以外,相當部分是提高零件的扭轉(zhuǎn)疲勞強度和彎曲疲勞強度。典型零件有曲軸、凸輪軸、飛輪齒圈、半軸、等速萬向聯(lián)軸器、變速叉、傳動器軸、十字軸、減震器軸等。?(2)拖拉機及工程機械?除發(fā)動機淬火零件與汽車發(fā)動機相似外,其行走部分有許多感應(yīng)淬火件,例如:驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪、鏈軌節(jié)、銷、套、水泵軸、氣門搖臂、推土機刀片、拖拉機最終傳動齒輪等。?(3)機床制造工業(yè)?機床制造中,感應(yīng)淬火件有主軸箱的變速齒輪、主軸、變速叉、導(dǎo)軌表面以及各種小零件的耐磨部分。?(4)鐵路運輸??60㎏及以上的鋼軌全長淬火的提高其強韌性的主要途徑之一,鐵道部以建立起10多條鋼軌感應(yīng)淬火生產(chǎn)線。此外,機床零件應(yīng)用感應(yīng)淬火的內(nèi)燃機的相關(guān)零件,例如:曲軸、齒輪、軸等?
感應(yīng)淬火常見問題及原因?
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(1)開裂?
加熱溫度高、不均勻,冷卻過快且不均勻;淬火液選擇不當,冷卻速度過大;材料淬透性偏高,成分偏析,含有毒元素,存在缺陷;零件結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,技術(shù)規(guī)范不當。?
(2)淬硬層深過深或過淺?
加熱功率過高(低)且加熱時間過長(短);電源頻率選擇不當,并且在此情況下又沒有選擇合理的比功率與加熱時間;材料的淬透性過高或者過低;淬火液的溫度、壓力、成分選擇不當。?
(3)硬度過高或過低?
材料含碳量偏高或偏低;回火溫度偏低或過高且回火時間不當;淬火液成分、壓力、溫度選擇不當;材料表面脫碳;淬火加熱溫度低組織尚未轉(zhuǎn)變等。?
(4)表面硬度不均勻?
感應(yīng)器結(jié)構(gòu)不合理;引起加熱、冷卻不均勻;材料原始組織不良(帶狀組織、偏析、局部脫碳)。?
(5)表面局部燒熔?
感應(yīng)器結(jié)構(gòu)不合理;加熱時間過長;工件帶有尖、角、孔、槽;表面有缺陷;連續(xù)加熱或半圈旋轉(zhuǎn)加熱時,移動或旋轉(zhuǎn)過程中有突然停止現(xiàn)象。
45鋼是**碳素結(jié)構(gòu)鋼,齒輪是其中主要應(yīng)用方向,對45鋼進行合理的熱處理能有效提高齒輪的力學(xué)性能,提高使用壽命。?
齒輪用于機械裝置中功率的傳遞與速度的調(diào)節(jié),在汽車、拖拉機、機床、起重機械等產(chǎn)品中不僅有重要的作用,而且用量相當大。齒輪工作時,通過齒面的接觸傳遞動力,齒部承受很大的交變彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力,在相互嚙合的齒面上會有強烈的摩擦,嚙合不均勻時還會產(chǎn)生沖擊力齒輪的主要損壞形式是齒部折斷和齒面的過渡磨損齒輪。一般都需經(jīng)過適當?shù)臒崽幚?以提高承載能力和延長使用壽命,齒輪在熱處理后應(yīng)滿足下列性能要求:①較高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度(抗疲勞點蝕)。②齒面具有較高的硬度和耐磨性。③齒輪心部具有足夠的強度和韌性,即有足夠好的綜合性能。