翻板機搖桿熱處理工藝的改進

摘 要：某重機公司制作42CrMo材質的中厚板翻板機搖桿，單件重量達3噸以上。最初淬火采用油冷工藝，表面質量雖然合格，但試塊強度不達標。后改用水淬油冷工藝，達到了強度要求，使用效果良好。

關鍵詞：42CrMo；搖桿；熱處理；淬透性

1 前言

某重機公司為某鋼廠制作中厚板大型翻板機搖桿，該搖桿為42CrMo鑄件，單件重量達3噸以上。具體生產路線為鑄造→退火→正火→回火→粗加工→超聲波探傷→調質→精加工。調質硬度要求為HB250～290，調質采用油冷方式，調質后用便攜式里氏硬度計檢驗硬度合格。但切取試塊檢驗各項性能，發現試塊抗拉和屈服強度偏低。

2 強度偏低的原因分析

42CrMo屬中等淬透性鋼種，采用油冷的淬火方式，對于大型鑄鍛件，淬透性較低，同時，因油池較小，淬火油冷卻能力較低，造成淬硬層較淺。該搖桿油冷淬火后，組織內檢出大量鐵素體，即證明淬火冷卻速度較慢。這也是該搖桿調質后強度指標偏低的主要原因。

3 工藝改進方案

要增加淬硬深度，必須增強冷卻液的冷卻能力，我們將原來單純的油冷改為水淬油冷。有資料提出來可以利用計算碳當量[C]的方法來判斷是否可以水淬的條件，即[C]=C%+Mn%/6+Ni%/15+（Cr%+Mo%+V%）/5。

3.1 正偏析區碳含量≤0.31%；正偏析區碳當量[C]≤0.75%的材質可以毫無危險的進行水淬。

3.2 0.32%≤正偏析區碳含量≤0.36%；0.75%≤正偏析區碳當量[C]≤0.88%的材質可以進行水淬，但需要采取防開裂的措施。

3.3 正偏析區碳含量≥0.36%；正偏析區碳當量[C]≥0.88%的材質沒有特別指導時禁止水淬。

42CrMo化學成分為：C：0.38%～0.45%，Si：0.17%～0.37%，Mn：0.50%～0.80%，Cr：0.90%～1.20%，Mo：0.15%～0.25%，P≤0.035%，S≤0.035%。可以計算出，42CrMo的碳當量[C]：0.67%～0.87%，屬于第二類，即可以進行水淬，但需要一定的技術指導。圖1為改進后的熱處理曲線。

工藝充分考慮了1下兩點：

（1）預冷：水淬前空冷目的是降低棱角處的溫度，防止應力集中而開裂，其次，表面溫度適當降低，可以減小水淬時表層和次表層的溫度梯度，減小開裂傾向。預冷時間一般以棱角處變黑，整體表面顏色變暗為度。理論上，只要內部組織不發生相變，預冷時間可以適當延長。

（2）水冷中間空冷，旨在減小工件內外的溫度梯度，減少熱應力。一般來說，工件表面返上來溫度不超過回火溫度即可，應盡量延長中間的空冷時間，減少開裂的危險性。

4 實驗結果

采用改進后的工藝對搖桿進行了熱處理，硬度在合格范圍之內，經過切取試塊檢測強度，性能指標符合圖紙要求。說明采用水淬油冷有效抑制了鐵素體的析出，提高了淬硬深度，達到了設計技術要求。

5 結束語

采用水淬油冷工藝并嚴格執行預冷、空冷時間，可以完成類似中厚板翻板機搖桿等大規格42CrMo材質鑄鍛件的熱處理任務。

參考文獻

[1]康大韜，葉國斌，等.大型鍛件材料及熱處理[Z].龍門書局，1998.

[2]樊東黎，王廣生，等.熱處理手冊[M].北京：機械工業出版社，第3版，2005.

作者簡介：董玉柱，33歲，男，山東單縣人，東北大學材料科學與工程專業畢業，濟鋼集團重工機械有限公司成套部任職，主要從事金屬材料及熱處理工作。