机用锯条坯采用中频淬火机进行退火热处理,产生脆断缺陷的原因是什么?
机用锯条是切割机械的重要切割刃具,工件材料为W9Mo3Cr4V(W9)钢带。锯条生产加工流程为:热轧钢带一退火一刨背一铣齿一冲圆弧及孔一磨齿一分齿一热处理等。经中频淬火机退火后技术要求为锯条坯应具有较高的韧性和冷塑性。生产中发现,锯条工作中有时发生脆断和撕裂失效破坏。
现场检验发现,W9高速钢脆断和撕裂表现形式不同,有时发生铣齿掉齿现象,有时出现刨边撕裂坑,有时出现冲圆弧及孔时产生裂边现象,有时发生分齿时掉齿现象,甚至发生锯条坯掉在地上摔断碎裂等。其共同特点是工件塑性低劣,是冷脆性的表现,称为脆性断裂。硬度检验表明,锯条硬度值为213-255HBW;脆断工件试样光谱检验表明,工件中Sn的质量分数量超标,均大于0.18%,而正常值应为0.013%;初步判断工件脆断和锡含量严重偏高有关。
分析认为,机用锯条产生脆断破坏的根本原因是工件中锡元素严重偏析超标造成的。资料介绍,不锈钢中Sn的质量分数大于0.02%时,将产生网状裂纹及角裂,工件中Sn的质量分数大于0.18%,是产生网状裂纹和角裂缺陷Sn含量的10倍。当锡在钢材晶界偏聚,超过一定量时,使工件冲击韧度急剧下降,机用锯条正是出现上述情况。由于过量锡在晶界偏聚产生严重偏析和局部Sn含量严重超标,使工件韧性大大下降,导致工件脆断。有资料提出,W9高速钢中Sn的质量分数应在0.05%以下,这对生产中提出了一个有益的参考技术数据。
根据以上分析,提出防止锯条脆断失效的技术防止措施是:在炼钢时严格控制有害元素含量,工件坯料入厂时严格检验,防止有害元素超标钢件混入,以确保加工产品(工件)质量安全。
高频淬火设备的半封闭结构
高频设备的淬火机床采用半封闭结构,基本上由机床床身、控制系统、冷却系统、淬火系统组成,采用伺服电机拖动负载轴向移动、滚珠丝杠传动、西门子CNC系统控制。机床前部是机械部分,总体框架由经过处理的钢板焊接而成;其下部是淬火液回水槽其上部含下顶,与减速电机相连拖动零件旋转,上顶用于夹紧工件,立式移动拖架上面放置电缆、冷却淬火水路,后面部分由感应器、电容器柜和输出变压器组成负载系统, 组合后牢固地安装在一个工作台上,拖架的平面上装有手轮,通过手轮调整两个方向的丝杠位置,可以调整感应器的前后和左右的相对位置,采用这种结构,高频淬火机厂家,可以保证感应器与工件之间的正确对中;连续淬火时由伺服电机通过滚珠丝杠拖动负载移动。
45钢采用高频淬火工艺的性能特点
45钢是一种比较优质碳素结构钢,以车轴为例,车轴是其中的一个应用方向,采用高频加热设备对45钢进行合理的热处理可以有效提高车轴的使用寿命。
车轴是种变径的圆柱体 ,要实现整体表面高频淬火,淬火均匀,淬火效果达标,在很大程度上取决于感应器的结构设计。
加热使用感应器的设计应用主要考虑一下内容:
1.使被加热零件的表面温度均匀;
2.感应器损耗小 ,电效率高;
3.感应器通水冷却良好;
4.制造简单 ,有足够的机械强度 ,操作使用方便。
车轴高频淬火感应器用矩形紫铜管制造成圆形感应器 ,并通水冷却 ,零件瞬间加热后由附带喷水圈进行喷水冷却。为了保证在感应加热中减少热损耗 提高加热效率 ,感应器与零件之间的间距尽可能小 ,但要有足够的间隙 ,保证使感应器能与车轴的相对运动顺利进行。
加热温度和加热时间的关系当材料和原始组织一定时,相变温度随着加热速度增大而提高,为得到合格的淬火组织,相应的淬火温度也随之提高。车轴感应加热升温速度一般在 30~100 ℃/ s ,45钢车轴的表面淬火加热温度选择 890~960 ℃为佳 ,为了获得较深的淬硬层深度 ,选择上限加热温度。较长的加热时间和较高的加热温度 ,可获得较深的加热深度 ,反之 ,加热深度较浅。
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