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石油机械渗碳件表面碳含量如何控制

      石油机械渗碳件表面碳含量及其分布梯度对渗碳层性能有重要影响。表面碳含量过高或过低或脱碳都会对渗碳件的表面强化效果产生不好影响。我公司生产的渗碳件的工艺流程为渗碳→炉内风冷→机加工→加热淬火→清洗→回火→磨削。渗碳后,在加热淬火时对工件表面进行轻微脱碳,然后通过磨削去除脱碳层,并对淬火变形进行修正,可比较好的增加产品的尺寸精度。结合我公司生产实践,分析了渗碳件表面碳含量的分布情况,确定了脱碳层深度,验证了磨削余量的合理性。

  1.试验的方案

  石油机械渗碳件材质20CrMnMo,表面碳浓度要求0.75%~0.95%,渗碳有效硬化层深度1.8~2.4mm,表面硬度56~62HRC。由于渗碳件的形状结构不便于表面碳的检测,使用随炉试样进行代表性检测。随炉试样规格φ25mm×50mm,材质20CrMnMo,数量6个。渗碳设备为易普森多用炉生产线TQF-27-ERM。

  (1)渗碳。随炉试棒标识1-6号,随工件渗碳后炉内风冷,渗碳工艺曲线。

  (2)二次淬火。渗碳风冷后4~6号试棒随工件重新加热淬火,气氛碳势设置为0.18%,加热至840℃±10℃保温1h,好富顿K油淬火。

  (3)试样制备。试棒从端部线切割制取φ25mm×10mm表面碳试样,并标记检测面及标号1~6。

  (4)表面碳检测。①清洁表面碳试样。②用千分尺测量试样原始长度并记录。③平面磨削量0.1mm,测量长度并记录。④直读光谱仪检测表面碳含量并记录。⑤每磨削0.1mm测定长度及碳含量一次。

  (5)比较好的硬化层深度检测。对4~6号试棒采用维氏硬度计检测硬化层深度。

  (6)石油机械渗碳件实物剖检。对渗碳件进行实物剖检硬化层深度及金相分析。