欒曉忠

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

低碳鋼或低碳合金鋼在900～930℃的具有一定碳勢氣氛下加熱、保溫一段時間，使碳原子滲入基體表面，在零部件表面形成一定深度的滲碳層。零部件在滲碳后同時還需進(jìn)行淬火及回火處理，使?jié)B碳層及零件心部都獲得良好的組織，滲碳層一般回火為粒狀碳化物+回火馬氏體，伴有少量的殘余奧氏體，心部組織為板條馬氏體+殘余奧氏體。表面及心部的組織結(jié)構(gòu)使零部件表面具有了較高的硬度、耐磨性，同時零件心部又具有較高的強(qiáng)度及韌性。因此，滲碳工藝被廣泛應(yīng)用于各種齒輪及軸等零部件。

本課題采用氣體滲碳法對某型減速器齒輪表面進(jìn)行滲碳淬火處理，研究了制備的滲碳層的硬度、顯微組織及基體力學(xué)性能，為實際生產(chǎn)提供理論依據(jù)。本課題具有較大的理論研究價值和實際意義。

1試驗

1.1 基材

基體采用17Cr2Ni2MoA，基體材料的化學(xué)成分及力學(xué)性能要求如表1、表2所示。

表1 17Cr2Ni2MoA化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)%

表2 17Cr2Ni2MoA力學(xué)性能

1.2 滲碳層性能要求及工藝

1.2.1 滲層性能要求

按照J(rèn)B/ZQ4039檢驗要求：滲層硬度58～62 HRC，碳化物≤2級，滲層馬氏體+殘余奧氏體≤3級，心部組織≤3級。

1.2.2 滲碳淬火工藝

淬、回火工藝如表3所示。

圖1 滲碳工藝

2 結(jié)果與討論

2.1 滲層硬度

對帶有滲層的試樣做顯微維氏硬度測試，參照標(biāo)準(zhǔn)JB/ZQ4039，具體見表 4。

從表4可以看出，滲層硬度比較均勻，平均硬度為747.4HV，轉(zhuǎn)化為61.5HRC，符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的58～62HRC的要求。

表3 淬火和回火工藝

2.2 滲層顯微組織

從圖2可知，滲碳層在淬回火前后的組織金相對比分析，在經(jīng)過800～830℃油冷淬火，150～170℃回火后，得到的滲層組織為細(xì)小顆粒狀碳化物、回火馬氏體組織及少量的殘余奧氏體組織，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

從表5中可以看出，采用試驗工藝制備出的滲層金相結(jié)果均滿足JB/ZQ4039標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖2 滲層顯微組織

表4 滲層硬度測量數(shù)據(jù)HV

2.3 基體力學(xué)性能

滲碳后的淬回火采用切向試環(huán)和縱向試棒與產(chǎn)品同時進(jìn)行淬回火的方式，熱處理完成后按照J(rèn)B/ZQ4039標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、收縮率、硬度、沖擊及冷彎等性能檢測，考察淬回火溫度對基體力學(xué)性能的影響，具體結(jié)果如表6所示。從表6中可知，基體各項力學(xué)性能均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，熱處理參數(shù)較為合理。

表5 滲層金相組織數(shù)據(jù)

表6 基體力學(xué)性能數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

通過對以上滲碳層及基體力學(xué)性能的各方面參數(shù)進(jìn)行對比分析可知，使用該滲碳淬火工藝制備的滲碳層及基體力學(xué)性能均符合JB/ZQ4039的要求。制備的滲碳層性能，碳化物1級；馬氏體+殘余奧氏體1級；心部組織2級；碳化層平均硬度61.5 HRC；以上數(shù)據(jù)均超過標(biāo)準(zhǔn)要求，該滲碳淬火工藝是可行的。