42CrMo鋼氣體多元共滲

發(fā)布時間：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，才能滿足各種機械零件的技術(shù)性能要求。對這些精密機械零件，除了選擇適合的材料之外，還需要進行適合的化學(xué)熱處理來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行氣體多元共滲。經(jīng)過反復(fù)試驗和生產(chǎn)實踐得出了***佳共滲工藝。經(jīng)過生產(chǎn)應(yīng)用，工藝成熟，性能穩(wěn)定，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟效益顯著。

試驗材料與方法
  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→機械粗加工→淬火調(diào)質(zhì)處理，表面硬度要求達28?32 HRC。本文共滲試驗材料為42CrMo鋼，試樣尺寸10 mm X 10 mm X30 mm，經(jīng)機械和磨削加工達到設(shè)計的各項技術(shù)指標(biāo)，在氣體滲氮爐中加人多元共滲劑進行氣體多元共滲，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HV10測定共滲層的硬度值，共滲24 h后試樣共滲層硬度分布，可見，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，42CrMo鋼共滲后，表層晶粒較細小。經(jīng)X身線衍儀測定，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42CrMo鋼氣體多元共滲試樣的表面成分、結(jié)構(gòu)進行測定。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42CrMo鋼試樣進行氣體滲氮，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，因滲氮時間長，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，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度和使用壽命。
  對經(jīng)氣體多元共滲與氣體滲氮后的試樣進行耐蝕性能試驗，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。試驗結(jié)果表明，氣體多元共滲后的試樣無銹蝕現(xiàn)象，而經(jīng)氣體滲氮后的試樣銹蝕嚴重。這是由于氣體多元共滲試樣表層中氮含量達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。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)計技術(shù)要求，且共滲表層晶粒細小，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，表面硬度達到642? 688 HV10，脆性1級，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)濟效益顯著。

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