知識分享:冷軋輥的熱處理缺陷主要是淬火開裂,造成較大損失。淬火時常見有縱裂、橫裂及端部棱角崩裂。
9Cr2鋼中、小型冷軋輥易產生縱向裂紋。原因是它們很容易淬透,而冷卻時外表面首先發生馬氏體轉變表面硬化,隨后心部也向馬氏體轉變并膨脹,這樣就產生心部受壓而外表面受拉的切向應力。當切向應力超過表層的破斷強度時就發生縱向開裂。為防止縱向裂紋,可采用快速加熱方法。
即首先將零件預熱到600~650℃,隨后在930~960℃爐中快速加熱,待表層50~80mm深達到850~870℃溫度時,進行淬火,這時軋輥心部尚處于臨界點以下,不會發生馬氏體相變,因此減小了切向應力,這既實現了表層的淬火硬化,滿足技術條件要求,又防止了淬火裂紋。
大、中型冷軋輥易引起橫裂,這是由于大、中型軋輥不易淬透,內應力分布常為熱應力型,在心部軸向拉應力較大的緣故。若改為工頻表面淬火,則可避免橫裂。為使淬硬層平緩,可用工頻多次預熱。
小型軋輥整體淬火時易在端部棱角處產生裂紋,如圖6-8所示。為防止淬裂,可采用特殊的加熱冷卻工藝。將軋輥在井式鹽浴爐中加熱,將輥A端露在鹽浴面以上,不直接加熱,在加熱過程中保持黑色。輥B端已在鹽浴下部被熱透,但在淬火時,輥頸B端倒轉向上送入旋轉噴水淬火槽中,B端不被噴水冷卻,只有軋輥的工作面被淬火。這樣,A端未被加熱不會發生馬氏體轉變,而B端雖已被加熱,但卻不經噴水冷卻,故A、B兩端都不發生馬氏體轉變,減小了臺階部位的內應力,防止了棱角開裂。
再如,用T10鋼制造的塞規,要求HRC58~62。帶滾花的柄部直徑較小,柱體部較粗,若采用整體淬火,在水中停留時間對于柄部來說相對較長,往往在滾花的壓跡處產生裂紋,如圖6-9所示。若改為局部淬火,即只對塞規柱體部分淬火,達到硬度要求即可,防止了淬裂。
圖6-8 小型軋輥淬裂情況
圖6-9 塞規淬火裂紋示意圖
劃孔鉆的鉆柄部為50號鋼,鉆頭部為W18Cr4V鋼,兩種材料對焊而形成如圖6-10的形狀。采用鹽浴爐整體加熱淬火,劃孔鉆大批開裂。改用僅加熱鉆頭部位,局部淬火,則防止了淬火裂紋。
圖6-10 劃孔鉆淬裂示意圖
對于整體淬火鋼件,局部可以放寬要求者,盡量不強求硬度一致。如圖6-11所示的冷沖模,用T10鋼制造,要求硬度HRC58~62。如果要求工作刃口(A面)和裝夾面(B面)硬度一致,則淬火冷卻過程中極易在B面螺紋孔處產生弧形裂紋。因此,應該規定在刃口滿足硬度要求的情況下,其余部位不低于HRC30~35即可。這樣,在淬火時,可根據A面的有效尺寸確定在水中停留時間,或適當減緩B面的冷卻速度,從而減小淬裂傾向。
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