中國(guó)有色（沈陽(yáng)）冶金機(jī)械有限公司鑄造分公司 （遼寧 110027） 隋顯常 劉紅楓

溢流型球磨機(jī)是我公司出口吉爾吉斯斯坦的產(chǎn)品。其中大齒輪材質(zhì)為ZG42Cr Mo，規(guī)格為m＝25、z＝242，尺寸為φ6152mm×600mm，凈重22t，要求調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度228～269HBW。由于我公司無(wú)大型的淬火油槽，對(duì)大齒輪的調(diào)質(zhì)處理無(wú)法實(shí)施，只能外委。近兩年來(lái)，外委調(diào)質(zhì)的齒輪，存在變形、齒面硬度偏高且分布不均勻等問(wèn)題，致使銑齒加工困難，增加成本，生產(chǎn)周期加長(zhǎng)，拖延交貨期，給公司的信譽(yù)造成了不良的影響。

為解決上述問(wèn)題，鑄造分廠提出：大齒輪粗車后，采用正火、回火代替調(diào)質(zhì)工序，使齒面硬度達(dá)到228～269HBW，無(wú)需外委。通過(guò)進(jìn)行試塊的工藝試驗(yàn)，確定正火、回火工藝參數(shù)，并進(jìn)行工藝評(píng)審，再確定大齒輪試驗(yàn)工件的工藝參數(shù)。

1. 試樣的鑄造與一次正火

我公司承制的ZG42Cr Mo大齒輪化學(xué)成分見(jiàn)表1（JB/T6402－2006），為了模擬大齒輪的實(shí)際冷卻情況，根據(jù)大齒輪的齒長(zhǎng)和齒厚，設(shè)計(jì)試樣尺寸為600mm×300mm×200mm。通過(guò)對(duì)試樣的鑄造與一次正火，試樣與工件同爐鋼液澆注，化學(xué)成分見(jiàn)表2。采用正火處理代替鑄后退火，可細(xì)化組織，縮短生產(chǎn)周期。將正火后的試樣各面加工到Ra=6.3μm，按照GB7233－1987、III級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行超聲波無(wú)損檢測(cè)，完全符合標(biāo)準(zhǔn)。

表1 ZG42CrMo化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表2 試樣化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

從一次正火工藝曲線及硬度檢測(cè)、小試樣截取及力學(xué)性能檢測(cè)等多方數(shù)據(jù)分析，一次正火代替鑄后退火工藝，由于拉伸試樣斷口存在鑄造缺陷，使斷面收縮率和伸長(zhǎng)率沒(méi)有數(shù)值。從強(qiáng)度指標(biāo)和硬度來(lái)看，用一次正火代替鑄后退火是可行的，但硬度未達(dá)到技術(shù)要求。因此，一次正火只能作為預(yù)備熱處理，不能作為最終熱處理。

2. 二次正火、回火試驗(yàn)

取2#試塊進(jìn)行二次正火、回火試驗(yàn)，制訂二次正火、回火工藝參數(shù)，在熱處理車間H45爐進(jìn)行試驗(yàn)，工藝曲線如圖1所示。

圖1

經(jīng)過(guò)二次正火、回火后，由于拉伸試樣中存在鑄造缺陷，因此在拉伸過(guò)程中沒(méi)有顯現(xiàn)出屈服強(qiáng)度。但抗拉強(qiáng)度和硬度與一次正火時(shí)相比，都有明顯提高。齒頂（距外表面18mm）硬度99%在228HBW以上，節(jié)圓（距外表面43mm）硬度66%在228HBW以上，齒底硬度（距外表面75mm）66%在228HBW以上。從拉伸棒上檢測(cè)的硬度分析，77%的硬度在228HBW以上，基本達(dá)到了技術(shù)要求。

為了確定合理的工藝參數(shù)，消除鑄造缺陷的不良影響，進(jìn)行二次正火、回火試驗(yàn)的復(fù)檢試驗(yàn)。

3. 二次正火、回火試驗(yàn)的復(fù)檢試驗(yàn)

用3#試樣（一次正火）選用二次正火、回火的工藝參數(shù)，進(jìn)行復(fù)檢試驗(yàn)。

（1）硬度檢測(cè) 一次正火試塊經(jīng)過(guò)二次正火、回火復(fù)檢試驗(yàn)后，用砂輪將表層氧化皮打磨掉后，使表面粗糙度達(dá)到Ra=6.3μm，采用錘擊硬度法，進(jìn)行硬度檢測(cè)，檢測(cè)部位如圖2所示。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

（2）力學(xué)性能檢測(cè) 按圖2截取力學(xué)性能試樣，經(jīng)加工后，進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，剩余試樣保留，結(jié)果見(jiàn)表4。

圖2

表3 二次正火、回火復(fù)檢表層硬度 （HBW）

表4 二次正火、回火復(fù)檢力學(xué)性能

（3）分析 從二次正火、回火復(fù)檢試驗(yàn)的試樣力學(xué)性能和表層硬度綜合分析，與ZG42CrMo正火態(tài)力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)（JB/T6402－2006）進(jìn)行比較，強(qiáng)度和塑性明顯高于標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)達(dá)到了ZG42CrMo調(diào)質(zhì)態(tài)力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足了技術(shù)要求齒面硬度228～269HBW，證明了采用二次正火、回火完全可以代替調(diào)質(zhì)工序。

4. 結(jié)語(yǔ)

（1）采用正火、回火工藝，減少了大齒輪齒頂、齒側(cè)的硬度差，且齒面硬度分布均勻，提高了齒形加工的效率，縮短了生產(chǎn)周期，節(jié)約能源，降低成本。

（2）采用正火、回火工藝，有效地防止了因在調(diào)質(zhì)時(shí)出現(xiàn)的硬度不均，以及在使用時(shí)易出現(xiàn)點(diǎn)蝕的現(xiàn)象。

（3）采用正火、回火工藝，有效地控制了大齒輪調(diào)質(zhì)處理后的變形，解決了校形難問(wèn)題。

（4）正火、回火工藝的實(shí)施，操作簡(jiǎn)便，不需專用的大油槽，只要有臺(tái)車式的加熱爐，即可實(shí)現(xiàn)，節(jié)約能源，減少污染，易推廣。