比較了幾種不同的高頻淬火工藝，改進了感應器，選用了新型淬火劑．使產(chǎn)品達到了進口件的水準。

我廠為某汽車廠國產(chǎn)化配套中，有一種要做高頻淬火的調(diào)節(jié)螺釘。該螺釘?shù)牟牧蠟?2CrMo鋼，要求對呈球狀的端部進行高頻淬火，淬火后硬度≥52HRC，淬硬層深度2-4mm。

開始，我們認為，要求的硬化層較深，是該工藝的熱處理關鍵。初試時采用了較長的加熱時間。試驗工藝和結(jié)果如表1所示。雖然表面硬度和淬硬深度都達到要求，但淬火部位出現(xiàn)較長的裂紋。同時，因加熱時間長，還產(chǎn)生了0.15mm的脫碳層。

初試工藝及結(jié)果 陽壓/kV 陽流/A 柵流/A 加熱時間/s 冷卻介質(zhì) 淬硬層深度/mm 硬度/HRC 脫碳層深度/mm

11 3 0.6 8 自來水浸淬 3.4-3.9 54 0.15

經(jīng)過分析，我們認為淬裂和表面脫碳都可能是加熱時間過長引起的。為此，采取了幾種縮短加熱時間的試驗方案，試驗工藝及結(jié)果如表2所示。
 
表2 縮短加熱時間的工藝及結(jié)果

序號 工藝參數(shù) 檢測結(jié)果

陽壓/kV 陽流/A 柵流/A 加熱時間/s 冷卻介質(zhì) 淬硬層深度/mm 硬度/HRC 脫碳層深度/mm 裂紋

1 11.0 2.4 0.50 7.0 自來水浸淬 3.2-3.8 54 0.120 發(fā)現(xiàn)幾條細小裂紋

2 10.5 2.4 0.40 6.5 自來水浸淬 3.2-3.7 55 0.100 存在

3 10.5 2.2 0.35 5.5 自來水浸淬 2.8-3.3 55 0.030 存在

4 10.5 2.2 0.35 5.0 自來水浸淬 2.5-3.1 55 0.005 存在
按表2的方案將加熱時間縮短后，淬火硬度和淬硬深度仍然達到要求。方案4的加熱時間縮短到5s，還可以把表面脫碳層深度減少到0.005mm，但是，這幾個方案都沒能解決淬火開裂問題。

根據(jù)我們以往的經(jīng)驗，使用適當濃度的聚乙烯醇溶液淬火，可能解決42CrMo鋼淬裂問題。于是，在上述工藝試驗的基礎上，安排了兩種濃度的聚乙烯醇水溶液作冷卻介質(zhì)的試驗方案。試驗工藝及結(jié)果如表3所示。

表3 聚乙烯醇水溶液的試驗工藝及結(jié)果

序號 工藝參數(shù) 檢測結(jié)果

陽壓/kV 陽流/A 柵流/A 加熱時間/s 冷卻介質(zhì) 淬硬層深度/mm 硬度/HRC 脫碳層深度/mm 裂紋

1 10.5 2.2 0.35 5.0 0.3%聚乙烯醇溶液 2.5-3.1 54 0.005 存在

2 10.5 2.2 0.35 5.0 0.5%聚乙烯醇溶液 2.5-3.1 54 0.005 存在

兩種濃度的聚乙烯醇都未能解決淬裂問題。這時，我們想到，在(金屬熱處理)雜志上曾經(jīng)看到，用PAG類新型水溶性淬火劑成功解決了合金結(jié)構鋼感應加熱淬火開裂的問題的文章[1]。最終選擇了北京華立精細化工公司并購買了PAG淬火劑今禹8-20。按照該公司的建議，我們安排了濃度為10%的兩種試驗。試驗的工藝和結(jié)果如表4所示。

表4 今禹8-20的試驗工藝及結(jié)果

序號 工藝參數(shù) 檢測結(jié)果

陽壓/kV 陽流/A 柵流/A 加熱時間/s 冷卻介質(zhì) 淬硬層深度/mm 硬度/HRC 脫碳層深度/mm 裂紋

1 10.5 2.2 0.35 5.0 今禹8-20浸淬 2.5-3.1 54 0.005 無

2 10.0 2.2 0.35 5.0 今禹8-20浸淬 2.4-2.8 54 0.005 無

淬裂問題解決了，熱處理要求全部達到了。但淬硬層深度不夠均勻。檢查淬火工件的截面，發(fā)現(xiàn)球面端部的邊緣淬硬層淺，而中間部分比較深。

作為對比，我們檢查了進口原件的淬硬層分布。該零件的淬硬層分布與球形端面基本相仿，淬硬層基本是均勻的。按感應加熱原理[2]，解決這個問題的方法應是改進感應器。圖2是原感應器與工件位置關系示意圖。圖3是改進后的感應器與工件位置關系示意圖。

用改進后的感應器進行了一組試驗，工藝參數(shù)和結(jié)果如表5所示。經(jīng)檢查對比，各項指標與進口件的質(zhì)量相當。淬硬層均勻了，全部達到我們希望的效果?，F(xiàn)已按表5工藝進行生產(chǎn)。表6是對比試驗結(jié)果。

表5 改進感應器后的試驗參數(shù)及結(jié)果

工藝參數(shù) 檢測結(jié)果

陽壓/kV 陽流/A 柵流/A 加熱時間/s 冷卻介質(zhì) 淬硬層深度/mm 硬度/HRC 脫碳層深度/mm 裂紋

10.0 2.2 0.35 5.0 今禹8-20浸淬 2.8

55 0.005 無

表6 與進口零件的質(zhì)量對比

分析項目 進口零件 本廠生產(chǎn)件

基體硬度（HRC） 26 28

基體組織 細小索氏體 細小索氏體

球頭硬度（HRC） 54 55

硬化層深度/mm 2.6 2.8

過度區(qū)長度/mm 0.20 0.30

硬化層組織 隱針狀馬氏體≤3級 隱針狀馬氏體≤3級

在確定生產(chǎn)工藝的試驗中，出現(xiàn)過淬裂、脫碳、淬硬層深度不均等問題。通過分析研究，借助《金屬熱處理》雜志提供的信息，從感應加熱時間、淬火介質(zhì)、感應器等方面著手，把問題解決了，并且使調(diào)節(jié)螺釘?shù)臒崽幚碣|(zhì)量達到了國外同類產(chǎn)品的質(zhì)量水平。