8cr4mo4v異形滾子軟氮化工藝的研究

8cr4mo4v異形滾子軟氮化工藝的研究

所謂零件螺母，它是周期性的，隨著水流的推移而機(jī)械移動(dòng)，并且伴隨著快速停止和啟動(dòng)，對(duì)零件的耐用性要求很高。傳統(tǒng)熱處理的GCr15異形滾子無(wú)法滿足使用要求,需對(duì)滾子表面進(jìn)行硬化處理。軟氮化可大幅度提高零件表面硬度,但氮化溫度高達(dá)520℃,遠(yuǎn)超過(guò)GCr15滾子的回火溫度,軟氮化處理會(huì)大幅度降低其基體硬度針對(duì)上述情況,改用8Cr4Mo4V鋼制滾子,在磨削加工后進(jìn)行鹽浴軟氮化,氮化后對(duì)滾子工作面做光亮處理。現(xiàn)對(duì)8Cr4Mo4V試樣及異形滾子表面鹽浴軟氮化處理后的性能進(jìn)行試驗(yàn),以確定最佳軟氮化工藝。1軸承技術(shù)要求異形滾子尺寸為:最大直徑6.5mm×高度10.5mm,截面形狀如圖1所示。滾子工作面技術(shù)要求為:表面硬度不小于1000HV2樣品制備2.1化學(xué)成分的測(cè)試8Cr4Mo4V試樣的尺寸為?15mm×10mm,化學(xué)成分見(jiàn)表1。2.2火炬4002h火試樣用真空爐加熱淬火,多用爐高溫回火,冷凍箱冷處理,工藝為1080℃×40min淬火→540℃×2h回火→-75℃×2h冷處理→540℃×2h回火→540℃×2h回火。熱處理后試樣的硬度為61～62HRC,金相組織為3級(jí),均符合JB/T2850—2007《滾動(dòng)軸承Cr4Mo4V高溫軸承鋼零件熱處理技術(shù)條件》要求。2.3磨削加工表面粗糙度試樣熱處理后進(jìn)行磨削加工,表面粗糙度3樣品氮軟化工藝方案3.1生物活性化合物軟氮化過(guò)程分為3個(gè)階段:1)介質(zhì)分解,產(chǎn)生活性碳原子和活性氮原子;2)分解出來(lái)的活性碳、氮原子被鋼鐵表層吸收,并且達(dá)到飽和狀態(tài);3)鋼鐵表層飽和的氮原子向內(nèi)層擴(kuò)散。3.2氮化時(shí)間的確定軟氮化溫度選用520℃,此溫度約低于熱處理回火溫度20℃,確保氮化處理不會(huì)降低試樣的基體硬度。氮化時(shí)間分別為6,9,12,15,18,20h。軟氮化介質(zhì)的配比為:40%CO(NH4試樣表面檢測(cè)氮化后根據(jù)GB/T11354—2005《鋼鐵零件滲氮層深度和金相組織檢驗(yàn)》對(duì)試樣表面硬度、氮化層和化合物層深度、脈狀氮化物、滲氮層疏松以及滲氮層脆性等進(jìn)行評(píng)定。4.1試驗(yàn)結(jié)果分析采用BuehlerMicromet5124顯微維氏硬度計(jì)檢測(cè)試樣表面硬度,加載力為4.9N,具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2,由表可知:不同氮化處理時(shí)間的試樣表面硬度均在1100～1200HV將試樣橫向切割,磨制截面后檢測(cè)試樣的硬度。各工藝試樣距表面0.03mm處硬度基本一致,如圖2所示,由圖可以看出:隨氮化時(shí)間的延長(zhǎng),氮化層深度逐步增加,18h工藝試樣氮化層深度最深,20h試樣與18h基本一致。試樣距表面0.1mm處的硬度在12h時(shí)已提升至900HV4.2試樣的形貌及氮化層和化合物層深度試樣經(jīng)4%硝酸酒精溶液腐蝕后,在OLYMPUSGX51光學(xué)顯微鏡下觀察并測(cè)量其氮化層深度和化合物層(白亮層)深度,觀察滲層中的滲氮層疏松和脈狀氮化物并評(píng)定其級(jí)別。氮化18h和20h試樣的氮化層和化合物層形貌分別如圖3和圖4所示。試樣化合物層由ε相、γ′相和含氮的滲碳體Fe不同氮化時(shí)間試樣的氮化層和化合物層深度見(jiàn)表3,由表可知:隨著氮化時(shí)間的增加,各試樣氮化層和化合物層深度逐步增加,18h和20h時(shí),氮化層深度達(dá)147μm以上,化合物層深度為8μm左右。根據(jù)硬度測(cè)試結(jié)果可知,此種程度氮化層深度和化合物層深度的試樣滿足表面硬度不小于1000HV觀察試樣滲氮層疏松和脈狀氮化物可知,隨氮化時(shí)間的增長(zhǎng),脈狀氮化物體積和深度均有增加,對(duì)照GB/T11354—2005標(biāo)準(zhǔn),所有試樣的脈狀氮化物最大級(jí)別為3級(jí),滲氮層疏松最大級(jí)別為2級(jí),均符合標(biāo)準(zhǔn)1～3級(jí)的要求。4.3試樣壓痕試驗(yàn)結(jié)果采用AFFRIWIKI200JSSPECIAL維氏硬度計(jì)檢測(cè)試樣的氮化物脆性,加載力為98N。檢測(cè)后,試樣壓痕的4個(gè)角處存在短裂紋,沒(méi)有邊角壓潰情況,所有試樣壓痕形貌相似,均符合GB/T11354—2005標(biāo)準(zhǔn)1級(jí)情況。18h試樣滲氮層脆性壓痕形貌如圖5所示。軟氮化的化合物層(白亮層)具有很好的韌性,裂紋敏感性小,使用時(shí)靠化合物層起作用5軟氮應(yīng)用于形狀債券的應(yīng)用5.1復(fù)合皮理劑處理后表面活性劑應(yīng)用工藝試驗(yàn)結(jié)果顯示,試樣經(jīng)18h和20h處理后均可以達(dá)到技術(shù)要求。考慮經(jīng)濟(jì)性和時(shí)效性,選用520℃×18h的工藝對(duì)滾子進(jìn)行軟