42CrMo鋼氣體多元共滲

發布時間：2021-05-21 人氣：

42CrMo鋼用于制造弧形齒聯軸器的各種關鍵精密機械零件，如內外齒軸套和內外齒輪等各種關鍵零件。并且要求表面具有高硬度和耐磨、耐蝕性能及較高沖擊韌性。因此，才能滿足各種機械零件的技術性能要求。對這些精密機械零件，除了選擇適合的材料之外，還需要進行適合的化學熱處理來改善金屬材料的表面成分和組織性能。采用氣體多元共滲是很有效的方法，在氣體滲氮爐中加人多元共滲劑進行氣體多元共滲。經過反復試驗和生產實踐得出了***佳共滲工藝。經過生產應用，工藝成熟，性能穩定，節能環保，經濟效益顯著。

試驗材料與方法
  弧形齒聯軸器各精密零件的工藝流程為鍛造→退火或正火→機械粗加工→淬火調質處理，表面硬度要求達28?32 HRC。本文共滲試驗材料為42CrMo鋼，試樣尺寸10 mm X 10 mm X30 mm，經機械和磨削加工達到設計的各項技術指標，在氣體滲氮爐中加人多元共滲劑進行氣體多元共滲，共滲介質選擇氨氣，共滲溫度為520?550 ⁰C。
  試驗選擇RJJ105型氣體滲氮電爐，為了防止漏氣，在電爐的風扇軸勁處加裝了密封和冷卻裝置，提高了密封性能。
共滲層深及硬度
  42CrMo鋼試樣經氣體多元共滲后，逐層磨去0.10 mm，用維氏硬度計HV10測定共滲層的硬度值，共滲24 h后試樣共滲層硬度分布，可見，共滲層及表面硬度的分布比較平滑。
共滲層相結構及顯微組織
  采用奧地利MEF型立式金相顯微鏡觀察共滲試樣的顯微組織。可見，42CrMo鋼共滲后，表層晶粒較細小。經X身線衍儀測定，共滲層主要由s~Fe3N、Y-Fe4N及富氮a~FeN相組成。
  用NP4型光電子能譜儀和ATX-333型電子探針儀對42CrMo鋼氣體多元共滲試樣的表面成分、結構進行測定。結果表明，在共滲金屬表層中有氮、鈦、鉻、碳、娃、氧等多種元素滲人，并在共滲表層中形成TiN、 TiC、CrN、CrC、SiN、SiC等多種共滲物相結構，這可提高共滲零件的表面硬度和耐磨、耐蝕性能及較高沖擊韌性。
氣體多元共滲與氣體滲氮比較
  在設備和工藝下，對42CrMo鋼試樣進行氣體滲氮，在520?550 °C滲氮45 h，滲氮層深 0.45?0.50 mm，表面硬度542?561 HV10，脆性1級，因滲氮時間長，零件容易變形。而氣體多元共滲試樣，在520?550 C共滲24 h，共滲層深0.47?0.52 mm，表面硬度642?688 HV10，脆性1級，共滲效果顯著，共滲溫度低，零件變形小，提高了共滲零件的疲勞強度和使用壽命。
  對經氣體多元共滲與氣體滲氮后的試樣進行耐蝕性能試驗，具體方法為:在干燥器內裝20%的NaCl水溶液，將試樣放置在干燥器的隔板上，將干燥器放人電熱干燥箱中于45 C恒溫90 h。試驗結果表明，氣體多元共滲后的試樣無銹蝕現象，而經氣體滲氮后的試樣銹蝕嚴重。這是由于氣體多元共滲試樣表層中氮含量達27.1%，還有多種元素滲人。因此其耐蝕性能是氣體滲氮的4?5倍，抗蝕性能效果顯著。

生產應用
將氣體多元共滲工藝應用于各種關鍵精密機械零件，如內齒軸套、外齒軸套和內齒輪、外齒輪等，其共滲處理的技術要求為:共滲層深0.30?0.40 mm，表面硬度540?590 HV10，脆性1級。給出了經520 C x 6 h +550 C x 6 h共滲處理后，各零件的檢查結果。結果表明，共滲層深及表面硬度均滿足設計技術要求，且共滲表層晶粒細小，有多種元素滲人，并在共滲表層中形成多種共滲物相結構。節能環保，提高了生產效率2?3倍，經濟效益顯著。
42CrMo鋼采用氣體多元共滲在520?550 C共滲 24 h后，共滲層深0.47?0.52 mm，表面硬度達到642? 688 HV10，脆性1級，共滲效果顯著，優于氣體滲氮。
在共滲金屬表層中有氮、鈦、鉻、碳、硅、氧等多種元素滲人。并在共滲表層中形成TiN、TiC、CrN、CrC、SiN、 SiC等多種共滲物相結構，共滲表層晶粒細小，提高了共滲零件的表面硬度和耐磨、耐腐蝕性能及沖擊韌性。該工藝設備簡單，共滲溫度低，零件變形小，節能環保，提高了生產效率2?3倍，經濟效益顯著。

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