20CrMnTi钢超饱和渗碳工艺的研究
发布时间:2010-12-14 08:32
作者:互联网
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超饱和
渗碳是当气氛
碳势高于门槛值时的一种渗
碳工艺,其目的是在渗碳层中形成大量弥散分布的粒状
碳化物,并获得高于常规渗碳的表层碳浓度,使零件表面在获得高
硬度、高耐磨性、良好的耐
疲劳性能和抗咬合性能的同时
韧性不下降。近年来,国内外材料科学
工作者积极开展了超饱和渗碳技术的研究。要实现超饱和渗碳,可从两个方面进行考虑。一是采用
合金化手段,添加与碳
亲和力强、能够形成稳定化合物的
合金元素,如
铬、
钼等,研发新型超饱和渗碳专用
钢;二是仍使用常规
渗碳钢,但须改进渗碳工艺规
范,研发新型超饱和渗碳工艺。
20CrMnTi作为一种常规渗
碳钢,多用于制造截面尺寸小于30mm的中载或重载
齿轮轴、齿轮和齿圈等,应用十分广泛。目前,
机械设备日趋向着轻、薄、短小化发展,这就强烈要求机械零件具有更高的力学性能和
可靠性,常规渗碳虽然也能使其获得高浓度的渗碳层,却很难
控制碳化物的形态,表面含碳量越高,出现角状甚至网状碳化物的可能性就越大,使其力学性能极易恶化。为了克服常规渗碳工艺的缺点,挖掘材料的潜力,实现机械设备的小型化、高性能化,对20CrMnTi钢超饱和渗碳工艺进行了有益的探讨,期望为其工程实际应用提供可靠的参考数据。实验用20CrMnTi钢的化学成分(质量分数,%)为:0.19C,0.96Mn,1.22Cr,0.29Si,0.087Ti,≤0.04S,≤0.04P;其
临界点温度分别为:Ac1=760℃,Ac3=840℃,Ar1=665℃,Ar3=775℃,Ms=374℃。20CrMnTi钢经880℃
正火后,加工成准8mm×10mm圆柱试样和ML-10型
磨料磨损试验机用
标准试样。采用RM3-45-9D滴控箱式气体渗碳炉进行渗碳,RM3-45-9D滴控箱式气体渗碳炉为双室结构试验炉,前室有
冷却装置;以
甲醇和
煤油混合液为滴注液,混合比例为2.3∶1;碳势、温度由WSB-3碳势、温度智能控制
系统和DH-7氧探头测定、控制。同时采用
纯铁箔片分析定碳法对炉内碳势进行校核。超饱和渗碳及常规渗碳工艺如下图所示。
热循环
阶段,试样由加热室拉出到前室,油冷至室温,再进入加热室加热,如此完成一个循环。20CrMnTi钢经采用830℃预渗碳+两次循环渗碳
淬火+低温
回火工艺,实现了超饱和渗碳,可使20CrMnTi钢获得由回火
马氏体、少量残余
奥氏体和大量弥散分布的粒状碳化物构成的超饱和渗碳层。其表面硬度可达1057HV0.1,是常规渗碳层硬度的1.13倍;耐磨性也比常规渗碳层提高了20%。有效提高了其力学性能,为机械设备的小型化、高性能化提供了可能。(榕霖)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。