20CrMo钢板渗碳淬火变形矫正方法

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摘要：钢板淬火是热处理行业中多年存在一个比较棘手的难题。在表面要求较高硬度的情况下，校平是最大难题。采用铸铁平板加压淬火后零件变形小，保证表面硬度，不开裂，是一种创新方法。经测量20CrMo钢板渗碳淬火表面硬度53HRC—65HRC，15mm厚的钢板全部淬透。方法简单易行，特别适合处理小批量或单件生产。该工艺也可在其它板形零件热处理变形矫正推广使用。 : z/ C# D8 G9 f/ v J5 `$ J8 A

关键词：钢板；热处理；变形；矫正 . S8 w5 E3 M" C! |5 w3 \

1 前言 : @6 t) D& S% [5 I3 b! {

    铝箔冷轧机上的衬板，面积为330mm×330mm，厚度有5mm,8mm，15mm 3种。工艺要求表面硬度大于55HRC。心部硬度25—30 HRC。为了满足技术要求，选用了20CrMo钢板，采用常规渗碳工艺，一次加热淬火工艺。淬油处理后，工件产生了很大的变形。最大变形量超过5mm—10mm。由于表面要求较高硬度，校平成了最大难题。处理板形零件一般采用加压淬火方法，通常非专业工厂不具备专用加压淬火设备。在实验的基础上，采用简易办法，成功的解决了难题，并获得了较好的效果。 & s( D; i+ z6 A& s5 p

2 材料与实验方法

(1)选材  为了满足技术要求，试验材料选用了淬透性好的20CrMo钢板作为试验材料，加工成面积为150×150衄，厚度为5mm,8mm，15mm试件。 0 `* K4 a5 Z- X' C5 H0 Q

(2)热处理工艺

    渗碳：将试件加热到900℃，保温7小时，随后降温冷却。 1 R2 @, H' d3 q! m( V* l

    淬火：渗碳后的试件重新加热到850℃，保温15分钟，出炉后迅速放在两铸铁平板中间冷却，利用铁板的热传导作用，降温淬火。 ' A+ }6 i! L3 y

    检验：用HR150硬度计检测淬火试件表面硬度为53HRC—64HRC。心部硬度25HRC—30HRC。

    采用热处理工艺曲线如下：

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(3)试样制备

    取样：为了保证试样准确性，取样部位选在试件中心，每一试件取出3块15×15mm试样。取样采用了Q-100型自动金相切割机，切割过程中采用较大水量，充分冷却，确保试件不受热发生组织变化。

    磨抛：样品的磨、抛在DMP—3A10a自动金相研磨抛光机上进行，三组试样同时夹在同一卡具上制备，如图2、3所示。保证试样的一致性。磨抛参数为：试样压力100牛顿，磨盘转速300r/min，磨抛时间每道工序3分钟，金相组织可达到照相效果。

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    侵蚀：样品制备后，用4％硝酸酒精溶液侵蚀出金相组织。 9 O; j2 U6 E( i1 L8 k

(4)淬硬层深度测量 + Q6 w) B! \9 k5 O$ W% {8 c

    为了确定淬硬层深度，采用MH-6型显微硬度计进行了测量，载荷200g，保持时间5s。由表及里测量显微硬度，并由设备将显微硬度转换为洛氏硬度。 " o( \9 A& l s; B! D

3、试验结果 * k, `3 @* a) p/ f5 D M

显微硬度测量结果

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4、讨论 ) K1 }0 \4 C5 `! V V

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20crMo钢有较好的淬透性，无回火脆性，有较高的热强性，是一种较好的渗碳钢种。钢板采用直接淬油工艺，由于零件受热应力和组织转变应力的影响，不可避免的产生变形。考虑回火调校的办法，回火温度低，可保证表面硬度不降低，但变形难以调整，加大的变形量会导致表面开裂。提高回火温度，即便可调回变形量，但硬度降低，耐磨性下降，不能满足技术要求。通常应用加压淬火工艺，但必须具备专用加压淬火设备。试验采用铸铁平板冷却，淬火后零件几乎无变形，测量20CrMo钢渗碳淬火件表面硬度为53HRC—64HRC，心部硬度为25—30HRC。由于担心零件淬裂，采用的低倍金相和高倍金相进行了观察，表面和心部的金相组织如图5，图6所示。金相组织观察表明，淬火件表面是片状马氏体组织和残余奥氏体，心部为板条马氏体。低倍和高倍金相观察淬火件表面层未发现裂纹。采用铸铁平板淬火处理十余件产品，均达到技术要求。

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5、结论

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    钢板淬火是热处理行业中多年存在一个比较棘手的难题，主要是变形难以控制。采用铸铁平板加压淬火工艺是一种简单有效的方法。保证零件表面硬度，不开裂，无变形。是一种创新方法。特别适应于小批量或单件生产，实验表明，采用铸铁平板加压淬火处理20CrMo钢，渗碳层表面硬度达53HRC—64HRC，15mm厚钢板全部淬透。该工艺对其它板形零件热处理变形矫正也可借鉴。 N* b3 U, j( q7 |