鋼珠薄層滲碳新工藝
全文 7頁5811字 敘述真切
[摘要]　本文通過對現有的鋼珠熱處理工藝進行實驗分析，提出了新的熱處理工藝。該新工藝不僅提高了鋼珠的性能、質量和使用壽命，而且縮短了熱處理時間，降低了生產成本，提高了經濟效益。本文還研究了形成機理。
1 引言
　　鋼珠的主要失效方式是接觸疲勞剝落，但現行的鋼珠質量標準卻只檢查其壓碎負荷的大小和硬度，而對鋼珠的接觸疲勞性能卻未作要求。以自行車鋼珠為例，壓碎負荷國標為15 500N，部優(yōu)為16 700N，硬度為HRC60～65。生產廠家為了達到對壓碎負荷的高標準要求，均按高溫滲碳、降溫淬火工藝(以下稱原工藝)進行生產(圖1)，鋼珠的滲層厚度達到了1.2～1.4mm。如此厚的滲層，雖使壓碎負荷達到了要求，但對鋼珠的接觸疲勞性能影響如何，尚屬未知。另外由于該工藝采用的是高溫滲碳、降溫淬火，不僅生產周期長、生產成本高，而且滲層中還析出了不均勻的網狀碳化物，心部析出鐵素體，不利于接觸疲勞性能的提高。
　　本文將研究在不降低鋼珠壓碎負荷的前提下，提出新工藝，盡可能提高其疲勞性能，降低成本，增加經濟效益。其次將研究盡量采用較低的滲碳溫度，以提高爐罐壽命(因為生產所用的滲碳罐是由鋼板焊接而成，滲碳溫度的變化對其壽命影響很顯著)。
2　研究項目及方法
2.1研究項目
　　(1)在不同溫度(9000C，9050C，9100C，9200C)對鋼珠滲碳直接淬火，考查其裂紋傾向。
　　(2)測定滲層厚度——滲碳溫度、滲碳時間的關系。
　　(3)滲碳溫度及滲碳深度對抗壓碎負荷的影響。
　　(4)煤油滴量對壓碎負荷的影響。
　　(5)在優(yōu)選溫度下，滲碳層深度對接觸疲勞性能的影響。
　　(6)通過上述研究，提出有利于鋼珠質量提高、成本降低的新工藝。
濟效益分析
　　(1)鋼珠原工藝生產需7.25h，新工藝為5.67h，縮短了1.58h，生產效率提高了1.58/7.25=21%。
　　(2)滲碳溫度由9300C降為9150C，且時間縮短，延長了滲碳爐的使用壽命。
　　(3)時間縮短，滴量降低，減少了煤油和甲醇的用量。
　　(4)磨損試驗的使用壽命由原來的平均1.5h提高到13.5h，具有明顯的經濟、社會效益。
6 結論
　　(1)鋼珠薄層滲碳新工藝經試驗證明比原工藝具有許多優(yōu)越性，對生產是有利的。
　　(2)新藝改善了鋼珠的組織，心部得到了高強度的全部低碳馬氏體組織，使?jié)B層獲得了強韌性好的細針狀馬氏體，減少了高碳馬氏體造成的脆性及表層的殘余奧氏體含量，使殘余壓應力增加，提高了抵抗表面裂紋的能力，且由于馬氏體的誘發(fā)強化，提高了滲層表面強韌性和疲勞強度，從而以較薄的滲層得取了較高的抗壓碎負荷。
　　(3)新工藝使鋼珠獲得了良好的金相組織及合理的滲碳層且濃度梯度平緩。采用直接淬火，增加淬火介質水的流速，使心部強度提高，增大了對硬化層的支撐作用。良好的滲層性能和心部性能保證了在滲層較薄的情況下疲勞強度有較大提高，同時壓碎負荷降低。
　　(4)有效硬化層硬度提高，強化了易產生裂紋的危險區(qū)域的強度，有效地提高了疲勞強度。
　　(5)新工藝使生產周期縮短，生產效率提高，同時降低了物耗，提高了產品質量，具有較好的社會、經濟效益。