35CrMoV釬頭熱處理硬度不足的工藝分析與改進

朱鑫

【摘 要】硬度不足是零件熱處理過程中的嚴重缺陷之一，零件硬度不足嚴重影響其使用壽命，甚至報廢，給企業和用戶造成重大經濟損失。該文章對35CrMoV釬頭調質后硬度不均的現象進行分析，證明原熱處理工藝是造成該工件硬度不足的主要原因，通過提高該材料的淬火加熱溫度，有效提高了工件的硬度，保證質量穩定，解決了車間和用戶的困擾。

【關鍵詞】奧氏體化；碳化釩；硬度；回火索氏體

中圖分類號： TG142.1 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）34-0063-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.024

0 前言

最近一年半來，我車間根據廠家提供的熱處理工藝生產后的35CrMoV釬頭，持續出現工件報廢，累積報廢2000多只，廢品率高達7%。根據客戶的反饋，釬頭報廢原因多是工件調質后硬度偏低，造成鉆絞齒孔時孔徑超大，影響了鑲齒時孔與齒的咬合，造成報廢。

1 原因調查及分析

根據廠家提供的原熱處理工藝進行實驗分析：淬火850℃保溫2.5h，油淬30min，回火420℃保溫3h，嚴格按工藝要求生產，保證產品過程控制正常，交付廠家使用，并從廠家發現的不合格品中挑選2件進行理化檢測（圖2），包括成分、硬度、金相分析，報告顯示各爐工件成分一致且在標準范圍內，并無成分偏析或聚集現象，而硬度卻低于規定硬度范圍HRC42-45，平均硬度只有HRC38.7，首先證明材質不是影響硬度不足的因素。而從報告顯示的金相組織為索氏體+鐵素體。

而理論上[1]正常鋼件淬回火后不應該存在鐵素體，這是當淬火加熱溫度處于Ac3與Ac1之間，鐵素體未全部溶于奧氏體，淬火后得不到均勻一致的馬氏體，所以金相分析時可見未溶鐵素體，而鐵素體的存在，是導致回火硬度無法達到要求的因素。

而原工藝淬火加熱溫度過低，那是因為原工藝未考慮合金元素V的影響[2]，V雖然不會改變組織從珠光體向奧氏體轉變的基本過程，但對奧氏體的形成速度有重要影響。由于V與碳的親和力強，可以降低碳在奧氏體中的擴散系數，因而減慢奧氏體的形成速度。同時形成的合金VC是很穩定的，難于溶解，加之合金元素的擴散比碳慢的多，因此，合金鋼的碳化物溶解和奧氏體均勻化的時間也比碳鋼長，需要的奧氏體化溫度也比碳鋼高。

2 工藝改進實驗

（1）查閱資料[3]35CrMoV材質的釬頭Ac3線為860℃，推測淬火溫度Ac3+（30～50）℃，大致范圍為890-910℃，

（2）根據此原理調整工藝，淬火890℃保溫2.5h，油淬30min，回火420℃保溫3h，生產過程正常。

（3）經理化檢測（圖3）淬回火后的金相組織為索氏體，平均硬度為HRC47，高于要求的硬度。

（4）從金相組織來分析，鐵素體完全溶入奧氏體，組織轉變完全，淬火后得到均勻的馬氏體組織，造成硬度過高的原因是回火的溫度過低。

（5）進一步進行工藝改進實驗，淬火890℃保溫2.5h，油淬30min，回火溫度調至470℃，保溫3h。

（6）理化檢測結果（圖4）顯示淬回火后金相組織為索氏體，平均硬度HRC44，符合廠家給出的質量要求。

3 結論

經過實驗及分析，我們認為淬火加熱溫度過低是導致釬頭硬度不均的原因，通過改進工藝，跟蹤統計共20爐，抽檢顯示無不良品產生，質量穩定，廠家檢測后也沒有出現硬度不均的情況，后期使用沒有因為熱處理原因而報廢的工件。如果按年產量15000件，報廢率7%，一件釬頭成本180元算的話，一年可以替廠家節約成本189000元。

【參考文獻】

[1]郭立珍，王瑞年，《零件熱處理硬度不足因素分析及預防措施》，萬方數據，2007.

[2]胡德林主編，《金屬學及熱處理》，西北工業大學出版社，1995.

[3]樊東黎主編，《熱處理技術數據手冊》，機械工業出版社，2000.