滲碳軸套心部組織的優化

闕長正

(鎮江飛亞軸承有限責任公司 質量部，江蘇 鎮江 212005)

1 工藝分析及改進

我公司為某汽車變速箱公司配套生產的軸套結構如圖1所示，軸套有效壁厚只有2.5 mm。該軸套要求在滲碳淬、回火后,表面硬度為650～800 HV,心部硬度為350～450 HV,有效硬化層深度為0.60～0.80 mm。

軸套采用20CrMnTi材料制造,原采用箱式多用爐910 ℃滲碳后850 ℃直接淬火工藝，經180 ℃回火后，表面硬度為739 HV，有效硬化層深度為0.75 mm，心部硬度達450～470 HV(為板條狀馬氏體)，后者不符合產品技術要求。

現對原工藝進行改進，將直接淬火溫度由850 ℃分別降低至830和800 ℃，回火溫度由180 ℃提高到210 ℃。結果是表面硬度和有效硬化層深度均合格，心部組織仍以板條狀馬氏體為主，硬度高達450～460 HV。心部組織金相照片如圖2所示。

圖2 改進工藝后心部組織金相照片(500×)

提高回火溫度對降低表面硬度有一定的影響,但對心部硬度影響不大，心部硬度由其組織決定。要想降低心部硬度,就必須獲得板條狀馬氏體(低碳馬氏體)+允許少量的游離鐵素體組織。由于該產品壁厚較薄,降低淬火溫度或提高回火溫度對心部硬度影響不大，應采用先滲碳,再重新加熱淬火的方法[1]。

2 工藝試驗

采用RQ4-60-9D井式爐滲碳，滲碳溫度為 910 ℃ ，軸套經滲碳后置于緩冷桶中。采用托輥式網帶爐淬火，各區的淬火溫度分別為830，810和800 ℃。軸套心部組織金相照片見圖3～圖5，硬度檢測結果如表1所示。心部組織依據JB/T8881—2001進行評級[2]，其中1～3級為合格。

圖3 板條M+少量細條狀及小塊狀鐵素體F(500×)

圖4 板條M+條狀及塊狀鐵素體F(500×)

圖5 板條M+多量的塊狀鐵素體F(500×)

表1 不同淬火溫度下測得的軸套硬度值

試驗表明：將軸套改為井式爐滲碳后，緩冷出爐，再采用網帶式淬火爐重新加熱，淬火溫度為810～830 ℃，180 ℃回火后組織為部分板條狀馬氏體M和少量鐵素體F，心部硬度也隨之降至370～420 HV。這是由于滲碳后再重新加熱淬火[3]，較原工藝而言降低了材料的淬透性，另外重新加熱和冷卻時的臨界溫度也不一樣，所以同樣的淬火溫度,心部硬度會不一樣，從而很好地滿足了產品的技術要求。

3 結束語

改進后的熱處理工藝應用到軸套批量生產中，心部硬度偏高問題得以解決，產品質量得到了用戶的認可。但心部出現了一定的鐵素體F，生產中需嚴加控制，避免過多出現鐵素體F，否則會降低零件的強度，進而可能導致軸套過早損壞。