傳動鏈片熱處理工藝改進(jìn)

歐陽志芳

（華南理工大學(xué)廣州學(xué)院機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)中心，廣州510800）

傳動鏈片熱處理工藝改進(jìn)

歐陽志芳

（華南理工大學(xué)廣州學(xué)院機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)中心，廣州510800）

介紹了20CrMnTi鋼制造的傳動鏈片、傳動鏈銷常用的傳統(tǒng)熱處理工藝，以及改進(jìn)后既能節(jié)約能源又能提高使用壽命的新工藝。結(jié)果表明，傳動鏈片、傳動鏈銷采用淬火-回火工藝，可以提高心部硬度和拉力負(fù)載極限，獲得需要的板條狀馬氏體組織，且大幅度節(jié)能降耗。

20CrMnTi；鏈片；傳動鏈；滲碳淬火

1 原熱處理工藝

傳動鏈片、傳動鏈銷是組成傳動鏈條的配件，此類配件大多采用低碳鋼或是低碳合金鋼制造，熱處理一般采用傳統(tǒng)的滲碳淬火工藝，這種工藝能提高產(chǎn)品表面耐磨性及使用性能，但存在工藝繁瑣、成本高等缺點(diǎn)。某公司長期委托熱處理廠加工的鏈片厚度為3 mm，材料為20CrMnTi，熱處理技術(shù)要求為：表面硬度45～50HRC，滲碳層深度為0.8～1.0 mm，熱處理廠原采用的是900±10℃氣體滲碳，840±10℃淬火水冷，350±10℃回火，滲碳、淬火采用60 kW滾筒式電阻爐，回火采用40kW傳動網(wǎng)帶電阻爐，溫控精度都在±10℃，原熱處理工藝見圖1。熱處理行業(yè)是一個高能耗的用電產(chǎn)業(yè)，為了環(huán)保節(jié)能，節(jié)約生產(chǎn)成本，決定在保證客戶質(zhì)量的情況下對原熱處理工藝進(jìn)行改進(jìn)。

圖1 原傳統(tǒng)的滲碳淬火工藝

2 熱處理工藝試驗(yàn)

根據(jù)文獻(xiàn)介紹，低碳馬氏體具有高強(qiáng)度、良好塑性、韌性相結(jié)合的特點(diǎn)［1］，20CrMnTi鋼因含有Cr、Mn、Ti等合金元素，比一般的碳素鋼具有較好的淬透性，為了使零件由表面至心部都能獲得低碳板條狀馬氏體，對20CrMnTi鏈片采用920±10℃淬火，加熱設(shè)備仍采用企業(yè)現(xiàn)有的滾筒式電阻爐，保溫40 min后采用自來水水池冷卻，出來后用180℃低溫回火?；鼗鸷蠼?jīng)檢測硬度為45～48HRC，表層的顯微組織為板條狀馬氏體，心部的顯微組織為板條狀馬氏體+少量鐵素體，鐵素體為細(xì)小條塊狀沿晶界析出，判斷為冷卻能力不足導(dǎo)致，心部有鐵素體析出，將會降低零件的強(qiáng)度。為了避免零件心部組織有鐵素體組織析出，筆者將自來水冷卻介質(zhì)改為冷卻速度更快、更劇烈的10%NaCl鹽水，有文獻(xiàn)顯示低碳馬氏體具有較小的熱處理脫碳和淬火變形傾向，幾乎不產(chǎn)生淬火裂紋［1］，此次試驗(yàn)工藝采用的淬火、回火溫度不變，只是改變冷卻條件，工藝圖如圖2，經(jīng)檢驗(yàn)，鏈片的表面硬度為50～52HRC，表面和心部都獲得均勻的板條狀馬氏體，硬度達(dá)到廠家的原技術(shù)要求。

圖2 改進(jìn)后的淬火工藝

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比

將三組工藝（原滲碳淬火工藝：900℃±10℃×4.5 h降840℃±10℃×1 h水冷+350℃±10℃×1 h空冷；改進(jìn)后的淬火工藝一：920℃±10℃×40 min自來水冷+180℃±10℃×1 h空冷；改進(jìn)后的淬火工藝二：920℃±10℃×40 min10%NaCl鹽水冷卻+180℃±10℃×1 h空冷）所獲得的表面硬度、心部硬度、拉力負(fù)載極限、能源損耗進(jìn)行對比，具體數(shù)據(jù)見表1。

原來的滲碳淬火工藝經(jīng)過320℃中溫回火后，表面硬度由最初的58～60HRC下降至50～52HRC，心部硬度則由44～48HRC下降至35～38HRC；由表1中數(shù)據(jù)可見，改進(jìn)后的淬火工藝二能獲得最佳的性能，拉力極限比原來的工藝提高400 MPa，最大的特點(diǎn)是試樣在超過拉力負(fù)載極限時不會產(chǎn)生斷裂，只發(fā)生彎曲變形，而傳統(tǒng)的滲碳淬火工藝則會發(fā)生斷裂的現(xiàn)象；心部硬度也獲得大幅度提高，能源消耗僅是傳統(tǒng)工藝的十分之一，如果按照工業(yè)用電1 kW/元的價格計算，每爐就能節(jié)省300元，為企業(yè)節(jié)約了成本支出。

表1 三組工藝數(shù)據(jù)對比

3 結(jié)語

改進(jìn)后的淬火工藝二經(jīng)試驗(yàn)成功后已正式投入生產(chǎn)使用，事實(shí)證明鏈片的使用壽命獲得提升，工藝時間大幅度縮短，提高了生產(chǎn)效率、加快生產(chǎn)周期，同時節(jié)能效果顯著，為雙方的企業(yè)都獲得效益。

［1］ 王廣生.金屬熱處理缺陷分析及案例［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997：74.

［2］ 李泉華.熱處理實(shí)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［3］ 梁耀能.機(jī)械工程材料［M］.2版.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2011.

（編輯：啟 迪）

Improvement of Driving Chain Chip Heat Treatment

OUYang Zhifang
（Experimental Center,Guangzhou College,South China University of Technology,Guangzhou 510800,China）

The driving chain chip is part of the transmission chain,the parts are mostly made of low carbon steel or low carbon alloy steel.Heat treatment is usually made of carburized and quenched,which can improve the wear resistance of the surface of the product and the product performance,but the process is complex and high cost.

20CrMnT;chain chip;transmission chain;carburizing and quenching

TG 156

A

1002－2333（2014）04－0033－02

歐陽志芳（1972—），助理工程師，從事金屬熱處理和金相分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。

2014-01-16