G10型气镐阀柜垫板热处理工艺

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摘 要：对高碳钢制作的零件在淬火和回火条件不变时，分别用水、10%的盐水作为淬火介质，结果表明，盐水作为淬火介质，零件表面硬度提高较大，能达到热处理技术要求。

关键词：热处理；渗碳层；淬火介质

中图分类号：TG162.79 文献标志码：B

Abstract： under the same quenching and tempering conditions， the parts made of the high-carbon steel were quenched using water and 10% saline water as quenching mediums. The results show that the surface hardness of the parts improves more remarkably and satisfies the technical requirements of the heat treatment when the saline water is used as quenching medium.

Keywords： heat treatment；carburized case；quenching medium

g10气镐是我公司生产的一种气动工具，用于煤矿中采煤，刨柱坑脚，开采软岩石，建筑工程破碎混凝土等，年产量为5000台，使用气压为0.4～0.63MPa。阀柜垫板是气镐的主要零件，其失效形式主要为磨损，根据其使用条件及性能特点，我公司采用15碳素钢制造，生产工艺路线及热处理技术要求如下：切料冲压渗碳淬火磨加工，渗碳层0.5～0.8mm，表面硬度HRC50～55。在多用炉内进行渗碳淬火（920℃强渗2h，碳势1.15C%，扩散0.5h，碳势0.9C%+预冷至880℃淬油+280℃保温1.5 h回火）热处理后，检测表面硬度为HRC18～29，各点硬度不均匀，达不到技术要求。为了使零件表面硬度达到要求，做了下面的试验。

1 试验材料与方法

试验采用？准61×4的试样（按渗碳工艺渗碳）经860℃保温15min退火后作为工艺试验材料，分别编号为试样1、试样2。利用砂轮机将两试样沿厚度方向分别磨出一个平面，再经过金相砂纸打磨、抛光、4%硝酸酒精溶液腐蚀后制成金相试样，在XJB-1型光学显微镜下测定渗碳层深度。

利用化学分析方法对试样1、试样2进行化学分析，测定其化学成分。

在SX-2-12-10型箱式电阻试验炉内，将试样1、试样2加热至800℃，保温10min后，试样1出炉直接淬水，而试样2则淬质量分数为10%的NaCl水溶液，冷却至室温，再经280℃保温15min回火后，将两试样磨平，并在每个试样上测3～5个点的硬度值，同时，分别制作金相试样，观察渗碳层金相组织。

2 试验结果

在XJB-1型光学显微镜下采用显微金相法测渗碳层深度。图1中渗碳层深度均为0.6～0.7mm，图1（a）是试样1的金相图，图1（b）是试样2的金相图。

试样1、2的化学成分如表1所示。

试样1、2经过不同的淬火介质淬火、回火后，在HR4-150AT型洛氏硬度计上分别检测两试样的表面硬度，测3～5个点的硬度，试样1硬度不均匀，为HRC25～38；试样2硬度均匀，且各硬度点在HRC53～55之间，能够满足技术要求。

试样1、2 经800℃×10min淬火+280℃×15min回火后的金相组织如图2。

3 分析与讨论

15钢为低碳优质碳素结构钢，为提高耐磨性、抗疲劳性能，经过渗碳淬火处理后，其渗碳层含碳量约为0.90C %，相当于高碳过共析碳素钢，但是仍属于低淬透性钢，当介质冷却速度小于其淬火临界冷却速度时，过共析及共析区主要得到珠光体+渗碳体组织（非马氏体），导致硬度下降。而Mn作为弱碳化物形成元素，是影响碳素钢淬硬性的主要合金元素，其含量对高碳钢的C曲线有很大的影响【1】，图3给出了Mn含量分别为0.52%，1.21%，2.86%时高碳钢（0.9%C）的C曲线。

图3中，Mn含量越低，高碳钢淬火时发生马氏体相变的临界冷却速度要求越大。图3（a）中，C曲线的“鼻尖”与温度轴几乎相交，说明此Mn含量的高碳钢淬火时，温度必需在短时间内从奥氏体化温度降至600℃以下才能躲过“鼻尖”而不发生珠光体类转变。水具有较强的冷却能力，但在380～800℃温度范围内形成蒸汽膜阶段时间较长，使冷却能力急剧下降，导致冷却速度变慢，零件淬火后硬度偏低且有软点。10%的NaCl溶液能使蒸汽膜提早破裂，提高了冷却能力，故使高碳钢淬火后的硬度高且均匀【1】。

4 结束语

（1）阀柜垫板按渗碳工艺程序渗碳后碳层深度能够达到技术要求；

（2）采用800℃×10min淬质量分数为10%的NaCl水溶液，再经280℃保温15min回火后，阀柜垫板表面硬度在HRC53～55之间，满足零件技术要求。

参考文献：

[1] 胡光利，谢希文.钢的热处理（原理和工艺）[M].西北工业大学出版社，1993：152～153，174～175.