1.問題的提出

我廠連桿螺釘采用18Cr2Ni4WA材料,其尺寸見圖1杈笔。從2004年起,有幾批連桿螺釘沖擊韌度不合格棍详。其中一批爐號為5-33,其化學(xué)成分見表1洽腊。采用的熱處理工藝為:880℃×120min,0#柴油冷卻；510℃×210min,空冷嘿辟。其力學(xué)性能數(shù)據(jù)見表2座咆。

而另有一批爐號為4-13,其化學(xué)成分見表1。采用的熱處理工藝為:880℃×120min,0#柴油冷卻仓洼；515℃×210min,空冷介陶。其力學(xué)性能數(shù)據(jù)見表3。

從化學(xué)成分及熱處理工藝分析看,熱處理工藝變化很小,而兩個鍛造爐號的產(chǎn)品化學(xué)成分除磷含量差異較大外,其他差異均較猩ā哺呜；但在熱處理后的力學(xué)性能指標(biāo)中,沖擊韌度值相差很大。5-33鍛造號的連桿螺釘全部不合格,其沖擊韌度值比4-13連桿螺釘下降了50%箕戳。

2.原因分析

影響沖擊韌度的因素主要有淬透性差某残、金相組織不合格、第二類回火脆性,以及雜質(zhì)元素含量高形成第一類回火脆性等陵吸。18Cr2Ni4WA材料屬于中合金高強(qiáng)度鋼,其淬透性非常好,可達(dá)100mm以上,因此不存在金相組織不合格的問題玻墅。對于第二類回火脆性,我們采用回火后水冷與空冷的對比,發(fā)現(xiàn)沖擊韌度變化不明顯,第二類回火脆性不明顯。因此雜質(zhì)元素含量高就是一個重要原因,這些雜質(zhì)元素形成了第一類回火脆性,但分析其中的鉛壮虫、銻澳厢、錫、砷等四種雜質(zhì),其總量不超過0.1%,因而磷含量高也就是影響回火脆性的一個主要原因囚似。這個原因在《金屬的韌性與韌化》一書中也提到過,磷對回火脆性的影響遠(yuǎn)比其他雜質(zhì)元素大姊康。

由以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析認(rèn)為,磷含量較高對18Cr2Ni4WA材料的沖擊韌度影響是造成5-33鍛造號連桿螺釘熱處理后力學(xué)性能全部不合格的原因。

由于冶煉的原因,有些18Cr2Ni4WA材料中的雜質(zhì)磷沒有被很好地控制在較好地控制在較低的水平,達(dá)到了0.02%及以上幌蹈。加工成產(chǎn)品經(jīng)加熱時,磷化物作為一利,脆性夾雜物,易偏聚在奧氏體晶界,使晶界合力急劇降低,引起晶界脆化碎瓢。當(dāng)Wp≥0.02%時,沖擊韌度大幅度降低,導(dǎo)致產(chǎn)品早期脆性斷裂,共至發(fā)生事故。

3.試驗方案

針對沖擊韌度值不合格的5-33鍛造爐號,我們制定了三個不同工藝方案转迷。

方案A:亞溫淬火工藝戴仁。通過亞溫淬火將淬火溫度降至760℃左右,這樣可以在一定程度上使晶粒得到細(xì)化。根據(jù)有關(guān)資料介紹,亞溫淬火可獲得細(xì)小的鐵素體,可在一定程度上提高沖擊韌件乞易；同時,由于晶粒的細(xì)化,晶粒數(shù)量變多,磷的夾雜物分布晶界的密度及數(shù)量相對減少,從而有利于沖擊韌度的提高贱僚。

方案B:提高淬火溫度工藝鳞爱。在鋼中,磷屬于有害元素,有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,一般傘部固溶于鐵中,磷在使合金鋼的強(qiáng)度有所提高的同時,也大幅度降低了鋼的韌性；又由于磷合金結(jié)晶范圍寬,磷具有嚴(yán)重的偏析傾向(晶界的磷含量可以達(dá)到晶內(nèi)的17倍高)祭啸。因此,通過提高淬火溫度,將晶界的磷溶入奧氏體中,使晶界的磷含量降低,這通過電子顯微鏡檢測晶界的磷含量可以判斷出來。熱處理工藝為:910℃×150min油冷+510℃×240min空冷魏刘。

方案c:高溫正火+高溫淬火工藝俐逛。該工藝為950℃×4h正火+910℃×150min油冷+512℃×240min空冷。

從試驗結(jié)果看,弧溫淬火的確有一定效果,說明理論上是行得通的,但實際生產(chǎn)驗證效果卻較差,這可能與材料成分差異造成Ac3偏移,從而使其金相組織變化,造成實際生產(chǎn)時的爐溫波動,以及實際淬火溫度差異等原因有關(guān)绊含。

4.試驗結(jié)果

(1)亞溫淬火試驗 采用鍛造爐號5-33的試樣,進(jìn)行亞溫淬火桑嘶。其力學(xué)性能試驗結(jié)果見表4。

(2)提高淬火溫度 對不合格的連桿螺釘提高其熱處理的淬火溫度,連桿螺釘?shù)臎_擊韌性值得到大幅度的提高躬充。其力學(xué)性能見表5逃顶。

(3)高溫正火+高溫淬火 對不合格的連桿螺釘進(jìn)行高溫正火+高溫淬火熱處理后,連桿螺釘?shù)臎_擊韌度值得到顯著提高。其力學(xué)性能見表6充甚。

以上試驗結(jié)果表明:提高淬火溫度,可大幅度地提高連桿螺釘?shù)臎_擊韌性值以政；增加高溫正火后,可以讓晶界的磷更多地溶入奧氏體,從而更加有效地降低回火索氏怵晶界的膦含量,沖擊韌度值進(jìn)一步得到提高。

5.金相分析

將高溫正火+高溫淬火工藝的產(chǎn)品進(jìn)行晶粒度和金相組織分析,并與880℃淬火后的產(chǎn)品進(jìn)行對比,兩者的晶粒度均為7.5級伴找；金相組織為正常的均勻回火索氏體(見圖2盈蛮、圖3)。

6.結(jié)語

通過試驗及生產(chǎn)驗證表明:高溫正火+高溫淬火工藝辦法可顯著地提高Wp≥0.02%的連桿螺釘?shù)臎_擊韌度值技矮。

通過改進(jìn)工藝,產(chǎn)品熱處理后的一次性合格率顯著提高,從而節(jié)約了大量的能源及其他消耗抖誉。采用950℃正火+910℃淬火+512℃回火這種工藝,我們共處理了10000多件連桿螺釘,全部合格,使得價值約80萬元的產(chǎn)品免于報廢。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)衰倦，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享袒炉，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議验恕。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布思早、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺梅砰，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)层阎。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片坪逃、文字如涉及作品版權(quán)問題轰弥，請第一時間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容咬钝，以保證您的權(quán)益杀铆！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。