开发使用25Cr2MoVA钢制造采煤机内齿圈以提高其使用寿命

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1　前言

如图1所示，MDA0304-5内齿圈是长期合作单位鸡西煤矿机械有限公司生产的MG300W型采煤机行星轮减速器机构中的重要零件。由于内齿圈是在交变载荷下工作，要承受很大的接触应力和弯曲应力，所以必须具有高的齿面硬度和耐磨性。据此，曾采用多种中低碳合金钢制造此内齿圈，并采用气体氮化做为其最终热处理手段，以期获得高齿面硬度，但效果均不理想，在实际应用中仍很易产生点蚀剥落而过早失效。而齿面抗点蚀能力是随着齿面硬度的增高而提高的。针对这种情况，我们决定开发使用25cr2mova钢制造此内齿圈。试验与实际应用均表明，25Cr2MoVA钢具有比其它内齿圈用钢更高的齿面硬度和耐磨性。使用这种钢制造此内齿圈，可增强其抗点蚀能力，提高其使用寿命。

1、内齿圈2、太阳轮3、行星架4、行星轮

2　内齿圈介绍

MDA0304-5内齿圈图形如图2所示。 其技术要求为：齿面氮化处理，氮化层深度0.5-0.7mm，氮化硬度HV≥650，芯部硬度HB280-320。

此齿圈所用钢材25Cr2MoVA的化学成份及相变温度如表1所示。 表1 25Cr2MoVA的化学成份及相变温度 其生产工艺流程为：锻造―粗车一正火，调质一半粗车一时效一半精车，粗插齿一时效一精车，精插齿一气体氮化一装配。

其热处理工艺规范如表2及图3所示。

需着重指出，二次时效，可最大限度减小氮化时变形。二段式气体氮化工艺，其氮化速度快。

3　内齿圈用钢比较分析

25Cr2MoVA钢与其它内齿圈用钢相比有何优点，其理论依据何在，下面做一下比较分析。 3.1　化学成份比较 25Cr21vloVA钢与其它内齿圈用钢化学成份如表3所示。 3.2　检测结果比较 经过相同的预先热处理后，将这几种内齿圈用钢进行同炉氮化试验，检测结果是这几种钢的氮化脆性均为I级，而其氮化层深度，氮化硬度却不相同，分别如表4、表5所示。

从表4、表5可看出，在相同热处理条件下，25Cr2MoVA钢氮化层最深，氮化硬度最高，这便是其优点所在，亦是其最适宜制造此内齿圈的有力证明。

3.3　理论分析

25Cr2MoVA钢具有高的氮化硬度、耐磨性，是有充足的理论依据的，主要基于以下两个因素：

(1)合金元素的作用

氮化层的强化作用主要是合金氮化物的弥散强化，同时，加入合金元素又可提高氨在α相中的固溶度，使微观应力增加。提高硬度。

业已确定，含过渡金属元素的钢渗氮时，氮在α相中的固溶度明显提高，并形成其氮化物，其中以V、Ti、Mo、Cr效果最为显著。

另外，V能改善饱和氮沿渗氮层均匀的分布，这对提高耐磨性及氮化速度有着重要影响。

25Cr2MoVA钢含cr、Mo特别是V元素，所以其氮化层最深，氮化硬度和耐磨性最高。

(2)碳含量的作用

实验证明，氮化层中ε+γ’相区的质点有最好的耐磨性。但钢中只有碳含量为0.1一0.25％的氮化钢氮化后可观察到γ’相。这表明，碳含量为0.1-0.25％的氮化钢氮化后耐磨性最好。25Cr2MoVA钢碳含量正为0.23％，这是其具有更好耐磨性的另一理论依据。

4　结论

综上所述，经相同的热处理后，25Cr2MoVA钢可获得比其它内齿圈用钢更高的齿面硬度和耐磨性。事实上，我们已采用25Cr2MoVA钢制造MDA0304--5内齿圈，用此内齿圈装机在淮北矿务局进行井下试验，没有出现点蚀剥落现象，使用寿命亦有很大提高，由此可见，采用25Cr2MoVA钢制造采煤机内齿圈，是提高其使用寿命的良好途径。

参考文献：

[1]胡志忠等，钢及其化学热处理手册。

[2]苏，尤・马・帕恩，渗氯工艺及发展前景。

[3]波，亚・泽史等，气体氮化物扩散层的形成，国外化学热处理，1981。

作者简介：

梁振东，44岁，工程师，1988年毕业于中国矿业大学金属材料及热处理专业，现在黑龙江技师学院从事专业课教学工作。