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35Cr3NiMoA钢件的热处理工艺改进
更新时间:2015.11.20 新闻来源:

黑龙江北方某集团有限公司生产的某重要零件,材料为35Cr3NiMoA钢,由于该钢种的淬透性好,采用油淬就可完全淬透,从而使钢件整个截面均得到很高的强度与硬度,并保持一定的韧性。根据产品性能和工艺性能要求,沿钢件轴向分布的力学性能要求不同:头部要求高硬度;中部要求有高的综合力学性能;尾部要求较低的硬度,以便热处理后仍能进行切削加工。经过摸索试验最终确定钢件的热处理工艺流程为:冲压→软化退火→粗加工→淬火→检测硬度→整体回火→检测硬度→尾部回火→检测硬度→整体回火→检测硬度→精加工。热冲压后的钢件毛坯,因硬度高,须经软化退火,以改善其切削加工性能。

经最终热处理后,进行钢件硬度、力学性能、裂纹倾向性检验,穿透试验项目验收。钢件尾部回火采用感应加热工艺,代替了采用铅炉加热的原工艺,改善了工作环境。
为满足产品热处理后头部具有足够的强度,心部与整个截面均淬透,整个截面布氏硬度印痕直径按梯度分布,头部布氏硬度印痕直径达到2.9~3.1mm,尾部布氏硬度印痕直径达到3.3~3.6mm的工艺要求,最终采用局部感应回火热处理。最终热处理后力学性能要求为:屈服强度≥690MPa,断面收缩率 ≥35%。
试验用钢件材料为布氏硬度印痕直径达到2.9~3.1mm,化学成分见表1:
表1  试验用钢化学成分
元素
C
Mn
Si
Cr
Ni
Mo
Cu
P
S
规定值
0.32~0.39
0.25~0.50
0.18~0.40
2.40~2.90
1.10~1.50
0.15~0.25
0.25
0.025
≤0.025
测量值
0.39
0.36
0.29
2.47
1.22
0.21
<0.25
<0.025
0.0018
 
钢件在热处理后的穿透强度试验(经复试)后头部出现断裂现象。分析其出现热处理缺陷的原因是:采用感应加热炉进行尾部回火,钢件表面存在加热区段与非加热区段间的交界带。由于感应加热回火时温度梯度的变化,使钢件体积发生热胀冷缩的变化,造成残余应力的存在,导致穿透强度试验后在钢件头部出现断裂现象。
解决措施:钢件尾部回火后增加一次全弹回火,以消除由于温度梯度而产生的残余应力,热处理后力学性能合格,组织均为回火索氏体。通过穿透强度试验,结果未出现断裂现象。试验结果表明,尾部回火后增加一次全弹回火可消除由于温度梯度而产生的应力,工艺改进后,经小批量生产考核,产品的质量稳定,通过了靶场穿透强度试验,保证了产品性能,并利于切削加工。(
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