CN101660025A - 一种超大直径轴承铸钢件的中频淬火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热处理技术领域，提出超大直径轴承铸钢件的中频淬火工艺，包括如下步骤：采用两次加热的方式；第一次加热：GC13650淬火机床；中频感应加热；频率为2000Hz；750～800℃加热；铸钢件轴承在机床上的移动速度为130mm/min；空冷；第二次加热：GC13650淬火机床；中频感应加热；频率为2000Hz；加热温度：880～920℃；铸钢件轴承的移动速度为130mm/min；采用6％PAG喷淋冷却；回火设备为井式回火炉；170±10℃回火；保温4h；空冷。本发明工艺处理的铸钢件其表面硬度56.9～57.6HRC，淬硬层深5.63～7.27mm，未发现淬火裂纹。

Description

一种超大直径轴承铸钢件的中频淬火工艺
技术领域
本发明属于热处理工艺技术领域，主要涉及的是对直径为6米以上的42CrMo超大直径轴承铸钢件的中频淬火工艺。
背景技术
目前，我国直径最大的转盘轴承是“振华港机大型链斗卸船机用转盘轴承”。由于其尺寸大，直径超过6米，国内锻件厂不具备生产6米以上锻件的能力，决定采用铸钢件进行生产。铸件与锻件相比，内部存在着大量的气孔，并且存在着比锻件严重得多的疏松和砂眼等缺陷。在中频淬火的加热过程中，这些气孔和严重的疏松将会形成局部涡流，致使缺陷处温度过高，从而易导致零件脆裂。因此，该重点产品采用铸件生产将给中频淬火热处理带来非常大的难度和淬裂风险。长期以来，由于我们国家生产的转盘轴承以锻件为主，因此，目前尚不具备对铸件进行中频淬火的生产工艺和生产经验。如果仍采用常规的锻件中频淬火工艺对该超大尺寸铸钢件进行中频淬火处理，不可避免地会产生淬火裂纹。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提出一种超大直径轴承铸钢件的中频淬火工艺，该热处理工艺能够有效地防止铸件在中频淬火中发生裂纹。
为实现上述发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
由于超大尺寸铸钢件内部存在大量的铸造缺陷，因此，如果采用锻件的常规中频淬火工艺，中频淬火时极易产生淬火裂纹。为了解决这一技术难题，我们采用仿形铸钢件进行了大量的中频淬火工艺试验，最终得到了理想的中频淬火工艺和参数；一种超大直径轴承铸钢件的中频淬火工艺，所述超大直径轴承材料采用ZG42CrMo铸钢件，其步骤如下：
加热：
采用两次加热的方式；两次加热的方式能够有效地防止超大尺寸铸钢件淬火裂纹的产生；在对超大直径铸钢件进行中频淬火前增加第一次加热即预处理，可以有效地避免淬火裂纹的产生，而且还可以明显地增加淬硬层深度。这是由于预热有效的降低了快速加热过程中产生的热应力，从而避免了裂纹的产生，且预热给后续的淬火加热积累了热量，使其后续的加热层深度增加，淬火冷却后得到的硬化层就越深；
第一次加热：
加热设备：GC13650淬火机床；
加热方式：中频感应加热；
频率：2000Hz；
加热温度：750～800℃；
铸钢件轴承在机床上的移动速度为130mm/min；
冷却方法：空冷。
铸钢件轴承在经过第一次加热后应立即进行第二次淬火加热。
第二次加热：(淬火加热)
加热设备：GC13650淬火机床；
加热方式：中频感应加热；
频率：2000Hz；
加热温度：880～920℃；
铸钢件轴承在机床上的移动速度为130mm/min；
冷却(淬火)方法：采用PAG喷淋冷却，淬火介质PAG的浓度为6％。
采用PAG作为铸钢件中频淬火的冷却介质。PAG冷却介质是聚氧化乙烯和聚氧化丙烯的共聚物，逆溶点为70-88℃；淬火介质PAG浓度为6％；PAG淬火介质较原采用的聚乙稀醇更容易提高淬硬层深度、降低表面淬火裂纹敏感性以及便于生产中的检测和控制；由于PAG与聚乙烯醇相比，PAG在高温阶段基本保持了水的冷却速度快的特点，在低温300度以下阶段冷速慢的特点，因此，使用PAG淬火后的零件具有较深的淬硬层深度和较低的裂纹敏感性。
工件在淬火时，由于逆溶性的存在，经过蒸汽膜阶段，沸腾阶段后，工件周围的液体温度高于逆溶点，PAG析出并在工件表面形成一个PAG的溶质膜。PAG的浓度越高，则该膜就越厚，溶液从工件脱热的能力就越差。这就是PAG降低低温区冷却能力的原理。控制PAG的浓度为6％；就可以控制PAG溶质膜的厚度，从而可以得到比较理想的低温区冷却能力。
由于PAG与聚乙烯醇相比，PAG在高温阶段基本保持了水的冷却速度快的特点，在低温300度以下阶段冷速慢的特点，因此，使用PAG淬火后的零件具有较深的淬硬层深度和较低的裂纹敏感性。
中频淬火设备的频率采用2000HZ，既可以提高淬硬层深度，又能够降低表面过热程度，减少了裂纹的敏感性。
回火：
淬火后应4小时内进行回火；
加热设备：井式回火炉；
回火温度：170±10℃；
保温时间：4h
冷却方法：空冷。
滚道表面硬度：
淬火后检测参数：其工件表面硬度56.9～57.6HRC，淬硬层深5.63～7.27mm。符合产品技术要求(55HRC～60HRC)
滚道表面裂纹：
采用着色探伤的方法对淬火后滚道的表面进行了探伤检查，未发现淬火裂纹。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
1、表面淬火前的第一次加热即预热处理有效地避免了淬火裂纹的产生，同时又增加了淬硬层深度，在原来的基础上增加了约1～2.5mm。
2、降低中频淬火设备频率，既可以提高淬硬层深度，又能够降低表面过热程度，减少了裂纹的敏感性。
3、采用PAG淬火介质更容易提高淬硬层深度、降低表面淬火裂纹敏感性以及便于生产中的检测和控制。
具体实施方式
1)该超大型铸钢件中频淬火工艺，采用第一次加热(预热)-中频淬火(第二次淬火加热)-回火-检测参数工艺；其设备采用淬火机床GC13650，材料采用ZG42CrMo铸钢件，其步骤如下：
第一次加热：
加热设备：GC13650淬火机床；
加热方式：中频感应加热；
频率：2000Hz；
加热温度：750～800℃；
铸钢件轴承在机床上的移动速度为130mm/min；
冷却方法：空冷。
第二次加热(淬火加热)
铸钢件轴承在经过第一次加热后，立即进行第二次淬火加热。
加热设备：GC13650淬火机床；
加热方式：中频感应加热；
频率：2000Hz；
加热温度：880～920℃；
铸钢件轴承在机床上的移动速度为130mm/min；
冷却(淬火)方法：采用6％PAG喷淋冷却。
回火：
淬火后应4小时内进行回火；
加热设备：井式回火炉；
回火温度：170±10℃；
保温时间：4h
冷却方法：空冷。
其工艺实施例如下表：
Figure G2009101723011D00051

Claims (1)

1、一种超大直径轴承铸钢件的中频淬火工艺，所述超大直径轴承材料采用ZG42CrMo铸钢件；其特征在于：本发明提出制备工艺包括如下步骤：采用两次加热的方式；两次加热的方式能够有效地防止超大尺寸铸钢件淬火裂纹的产生；在对超大直径铸钢件进行中频淬火前增加第一次加热即预处理，以有效地避免淬火裂纹的产生，而且还可以明显地增加淬硬层深度；这是由于预热有效的降低了快速加热过程中产生的热应力，从而避免了裂纹的产生，且预热给后续的淬火加热积累了热量，使其后续的加热层深度增加，淬火冷却后得到的硬化层就越深；第一次加热：加热设备：GC13650淬火机床；加热方式：中频感应加热；频率：2000Hz；加热温度：750～800℃；铸钢件轴承在机床上的移动速度为130mm/min；冷却方法：空冷；铸钢件轴承在经过第一次加热后立即进行第二次加热；第二次加热即淬火加热：加热设备：GC13650淬火机床；加热方式：中频感应加热；频率：2000Hz；加热温度：880～920℃；铸钢件轴承在机床上的移动速度为130mm/min；冷却(淬火)方式：采用PAG喷淋冷却，淬火介质PAG的浓度为6％；回火：淬火后4小时内进行回火；加热设备：井式回火炉；回火温度：170±10℃；保温时间：4h；冷却方式：空冷。
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