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钢珠薄层渗碳新工艺
全文 7页5811字 叙述真切
[摘要]　本文通过对现有的钢珠热处理工艺进行实验分析，提出了新的热处理工艺。该新工艺不仅提高了钢珠的性能、质量和使用寿命，而且缩短了热处理时间，降低了生产成本，提高了经济效益。本文还研究了形成机理。
1 引言
　　钢珠的主要失效方式是接触疲劳剥落，但现行的钢珠质量标准却只检查其压碎负荷的大小和硬度，而对钢珠的接触疲劳性能却未作要求。以自行车钢珠为例，压碎负荷国标为15 500N，部优为16 700N，硬度为HRC60～65。生产厂家为了达到对压碎负荷的高标准要求，均按高温渗碳、降温淬火工艺(以下称原工艺)进行生产(图1)，钢珠的渗层厚度达到了1.2～1.4mm。如此厚的渗层，虽使压碎负荷达到了要求，但对钢珠的接触疲劳性能影响如何，尚属未知。另外由于该工艺采用的是高温渗碳、降温淬火，不仅生产周期长、生产成本高，而且渗层中还析出了不均匀的网状碳化物，心部析出铁素体，不利于接触疲劳性能的提高。
　　本文将研究在不降低钢珠压碎负荷的前提下，提出新工艺，尽可能提高其疲劳性能，降低成本，增加经济效益。其次将研究尽量采用较低的渗碳温度，以提高炉罐寿命(因为生产所用的渗碳罐是由钢板焊接而成，渗碳温度的变化对其寿命影响很显著)。
2　研究项目及方法
2.1研究项目
　　(1)在不同温度(9000C，9050C，9100C，9200C)对钢珠渗碳直接淬火，考查其裂纹倾向。
　　(2)测定渗层厚度——渗碳温度、渗碳时间的关系。
　　(3)渗碳温度及渗碳深度对抗压碎负荷的影响。
　　(4)煤油滴量对压碎负荷的影响。
　　(5)在优选温度下，渗碳层深度对接触疲劳性能的影响。
　　(6)通过上述研究，提出有利于钢珠质量提高、成本降低的新工艺。
济效益分析
　　(1)钢珠原工艺生产需7.25h，新工艺为5.67h，缩短了1.58h，生产效率提高了1.58/7.25=21%。
　　(2)渗碳温度由9300C降为9150C，且时间缩短，延长了渗碳炉的使用寿命。
　　(3)时间缩短，滴量降低，减少了煤油和甲醇的用量。
　　(4)磨损试验的使用寿命由原来的平均1.5h提高到13.5h，具有明显的经济、社会效益。
6 结论
　　(1)钢珠薄层渗碳新工艺经试验证明比原工艺具有许多优越性，对生产是有利的。
　　(2)新艺改善了钢珠的组织，心部得到了高强度的全部低碳马氏体组织，使渗层获得了强韧性好的细针状马氏体，减少了高碳马氏体造成的脆性及表层的残余奥氏体含量，使残余压应力增加，提高了抵抗表面裂纹的能力，且由于马氏体的诱发强化，提高了渗层表面强韧性和疲劳强度，从而以较薄的渗层得取了较高的抗压碎负荷。
　　(3)新工艺使钢珠获得了良好的金相组织及合理的渗碳层且浓度梯度平缓。采用直接淬火，增加淬火介质水的流速，使心部强度提高，增大了对硬化层的支撑作用。良好的渗层性能和心部性能保证了在渗层较薄的情况下疲劳强度有较大提高，同时压碎负荷降低。
　　(4)有效硬化层硬度提高，强化了易产生裂纹的危险区域的强度，有效地提高了疲劳强度。
　　(5)新工艺使生产周期缩短，生产效率提高，同时降低了物耗，提高了产品质量，具有较好的社会、经济效益。