17CrNiMo6鋼齒輪成品淬硬層深與滲碳層深探討

唐富生

新型合金齒輪滲碳鋼17CrNiMo6鋼的應(yīng)用越來越廣，但是其許多基本性能如工藝特性資料缺乏。本文結(jié)合生產(chǎn)實際需要，對某外協(xié)廠家17CrNiMo6 鋼的熱處理工藝滲碳層深確定進行研究，為合金齒輪滲碳熱處理冷熱工藝銜接和滲碳層深確定提供理論參考。

1.試驗用材料及方法

（1）材料 選用的材料為17CrNiMo6 鋼，其主要化學(xué)成分見表1。4種典型零件參數(shù)及要求見表2，其他要求表面含碳量0.75%～0.95%，碳化物最大長度為0.02μm，不允許有連續(xù)或半連續(xù)碳化物，非馬氏體組織≤25μm，晶粒度5級，有效硬化層深度下降0.1mm，硬度下降應(yīng)小于35HV。

（2）試驗及檢測設(shè)備 Aichelin5/3型多用爐，有效尺寸900mm×1500mm×1050mm，最高工作溫度950℃，加熱功率255kW，最大裝爐量1500kg；金相顯微鏡及顯微硬度計。

（3）試驗工藝 采用滲碳后直接淬火工藝，①和②、③和④同爐，金相檢測試樣采用在實物零件上切割的同模數(shù)的齒塊試樣，工藝曲線如圖1a、1b所示，強滲碳勢為1.05%～1.1%，擴散碳勢為0.65%～0.75%，熱處理過程采用計算機在線控制，爐溫均勻度為±5℃，碳勢均勻性為±0.02%。滲碳淬火后進行兩次150℃回火處理。

2.試驗工藝結(jié)果與討論

（1）試樣檢測結(jié)果 組織形態(tài)：①和②號零件的m5齒塊試樣，③和④號零件的m7齒塊試樣的金相顯微組織分別如圖2a、2b所示，組織均為隱針馬氏體+少量鐵素體+少量殘留奧氏體。

17CrNiMo6 鋼中由于合金元素Cr、Ni、Mo 的存在，大大提高了鋼的淬透性，因此其滲碳淬火、回火后心部幾乎能完全轉(zhuǎn)變?yōu)榈吞捡R氏體，且Cr、Mo 為碳化物形成元素，使其淬火加熱時奧氏體晶粒不易長大粗化，因此，該鋼滲碳后經(jīng)820℃淬火、150℃回火后，滲層能夠得到細小針狀的馬氏體組織+少量殘留奧氏體，而心部得到低碳馬氏體組織。

表1 試驗材料的主要化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)） （%)

表2 零件參數(shù)

圖1

圖2

m5齒塊硬度梯度曲線如圖3a所示，滲碳層深度CHD515=1.38mm，滲層每下降0.1mm，硬度下降最大為27HV。m7齒塊硬度梯度曲線如圖3b所示，滲碳層深度CHD515=2.41mm，滲層每下降0.1mm，硬度下降最大為18HV，兩者均滿足要求。

（2）檢驗 4種實物零件加工成成品，破實物后的檢測結(jié)果見表3，金相顯微照片如圖4a、4b、4c、4d所示，各項指標均達標。

（3）對比分析 試樣與實物滲碳層深對比分析見表4，同模數(shù)齒塊脹量均在0.10mm以內(nèi)。

3.試驗結(jié)論

類似17CrNiMo6鋼齒輪，在現(xiàn)滲碳工藝的基礎(chǔ)上，當采用同模數(shù)的齒塊試樣作為金相和淬硬層深檢查時，熱處理滲碳層深為成品淬硬層深加上公法線余量，再加上0.10mm左右的脹量。

圖3

表3 實物零件金相淬硬層檢測結(jié)果

表4

圖4