比較了幾種不同的高頻淬火工藝，改進(jìn)了感應(yīng)器，選用了新型淬火劑．使產(chǎn)品達(dá)到了進(jìn)口件的水準(zhǔn)。

我廠為某汽車廠國產(chǎn)化配套中，有一種要做高頻淬火的調(diào)節(jié)螺釘。該螺釘?shù)牟牧蠟?2CrMo鋼，要求對呈球狀的端部進(jìn)行高頻淬火，淬火后硬度≥52HRC，淬硬層深度2-4mm。

開始，我們認(rèn)為，要求的硬化層較深，是該工藝的熱處理關(guān)鍵。初試時(shí)采用了較長的加熱時(shí)間。試驗(yàn)工藝和結(jié)果如表1所示。雖然表面硬度和淬硬深度都達(dá)到要求，但淬火部位出現(xiàn)較長的裂紋。同時(shí)，因加熱時(shí)間長，還產(chǎn)生了0.15mm的脫碳層。

初試工藝及結(jié)果 陽壓/kV 陽流/A 柵流/A 加熱時(shí)間/s 冷卻介質(zhì) 淬硬層深度/mm 硬度/HRC 脫碳層深度/mm

11 3 0.6 8 自來水浸淬 3.4-3.9 54 0.15

經(jīng)過分析，我們認(rèn)為淬裂和表面脫碳都可能是加熱時(shí)間過長引起的。為此，采取了幾種縮短加熱時(shí)間的試驗(yàn)方案，試驗(yàn)工藝及結(jié)果如表2所示。
 
表2 縮短加熱時(shí)間的工藝及結(jié)果

序號 工藝參數(shù) 檢測結(jié)果

陽壓/kV 陽流/A 柵流/A 加熱時(shí)間/s 冷卻介質(zhì) 淬硬層深度/mm 硬度/HRC 脫碳層深度/mm 裂紋

1 11.0 2.4 0.50 7.0 自來水浸淬 3.2-3.8 54 0.120 發(fā)現(xiàn)幾條細(xì)小裂紋

2 10.5 2.4 0.40 6.5 自來水浸淬 3.2-3.7 55 0.100 存在

3 10.5 2.2 0.35 5.5 自來水浸淬 2.8-3.3 55 0.030 存在

4 10.5 2.2 0.35 5.0 自來水浸淬 2.5-3.1 55 0.005 存在
按表2的方案將加熱時(shí)間縮短后，淬火硬度和淬硬深度仍然達(dá)到要求。方案4的加熱時(shí)間縮短到5s，還可以把表面脫碳層深度減少到0.005mm，但是，這幾個(gè)方案都沒能解決淬火開裂問題。

根據(jù)我們以往的經(jīng)驗(yàn)，使用適當(dāng)濃度的聚乙烯醇溶液淬火，可能解決42CrMo鋼淬裂問題。于是，在上述工藝試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，安排了兩種濃度的聚乙烯醇水溶液作冷卻介質(zhì)的試驗(yàn)方案。試驗(yàn)工藝及結(jié)果如表3所示。

表3 聚乙烯醇水溶液的試驗(yàn)工藝及結(jié)果

序號 工藝參數(shù) 檢測結(jié)果

陽壓/kV 陽流/A 柵流/A 加熱時(shí)間/s 冷卻介質(zhì) 淬硬層深度/mm 硬度/HRC 脫碳層深度/mm 裂紋

1 10.5 2.2 0.35 5.0 0.3%聚乙烯醇溶液 2.5-3.1 54 0.005 存在

2 10.5 2.2 0.35 5.0 0.5%聚乙烯醇溶液 2.5-3.1 54 0.005 存在

兩種濃度的聚乙烯醇都未能解決淬裂問題。這時(shí)，我們想到，在(金屬熱處理)雜志上曾經(jīng)看到，用PAG類新型水溶性淬火劑成功解決了合金結(jié)構(gòu)鋼感應(yīng)加熱淬火開裂的問題的文章[1]。最終選擇了北京華立精細(xì)化工公司并購買了PAG淬火劑今禹8-20。按照該公司的建議，我們安排了濃度為10%的兩種試驗(yàn)。試驗(yàn)的工藝和結(jié)果如表4所示。

表4 今禹8-20的試驗(yàn)工藝及結(jié)果

序號 工藝參數(shù) 檢測結(jié)果

陽壓/kV 陽流/A 柵流/A 加熱時(shí)間/s 冷卻介質(zhì) 淬硬層深度/mm 硬度/HRC 脫碳層深度/mm 裂紋

1 10.5 2.2 0.35 5.0 今禹8-20浸淬 2.5-3.1 54 0.005 無

2 10.0 2.2 0.35 5.0 今禹8-20浸淬 2.4-2.8 54 0.005 無

淬裂問題解決了，熱處理要求全部達(dá)到了。但淬硬層深度不夠均勻。檢查淬火工件的截面，發(fā)現(xiàn)球面端部的邊緣淬硬層淺，而中間部分比較深。

作為對比，我們檢查了進(jìn)口原件的淬硬層分布。該零件的淬硬層分布與球形端面基本相仿，淬硬層基本是均勻的。按感應(yīng)加熱原理[2]，解決這個(gè)問題的方法應(yīng)是改進(jìn)感應(yīng)器。圖2是原感應(yīng)器與工件位置關(guān)系示意圖。圖3是改進(jìn)后的感應(yīng)器與工件位置關(guān)系示意圖。

用改進(jìn)后的感應(yīng)器進(jìn)行了一組試驗(yàn)，工藝參數(shù)和結(jié)果如表5所示。經(jīng)檢查對比，各項(xiàng)指標(biāo)與進(jìn)口件的質(zhì)量相當(dāng)。淬硬層均勻了，全部達(dá)到我們希望的效果。現(xiàn)已按表5工藝進(jìn)行生產(chǎn)。表6是對比試驗(yàn)結(jié)果。

表5 改進(jìn)感應(yīng)器后的試驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果

工藝參數(shù) 檢測結(jié)果

陽壓/kV 陽流/A 柵流/A 加熱時(shí)間/s 冷卻介質(zhì) 淬硬層深度/mm 硬度/HRC 脫碳層深度/mm 裂紋

10.0 2.2 0.35 5.0 今禹8-20浸淬 2.8

55 0.005 無

表6 與進(jìn)口零件的質(zhì)量對比

分析項(xiàng)目 進(jìn)口零件 本廠生產(chǎn)件

基體硬度（HRC） 26 28

基體組織 細(xì)小索氏體 細(xì)小索氏體

球頭硬度（HRC） 54 55

硬化層深度/mm 2.6 2.8

過度區(qū)長度/mm 0.20 0.30

硬化層組織 隱針狀馬氏體≤3級 隱針狀馬氏體≤3級

在確定生產(chǎn)工藝的試驗(yàn)中，出現(xiàn)過淬裂、脫碳、淬硬層深度不均等問題。通過分析研究，借助《金屬熱處理》雜志提供的信息，從感應(yīng)加熱時(shí)間、淬火介質(zhì)、感應(yīng)器等方面著手，把問題解決了，并且使調(diào)節(jié)螺釘?shù)臒崽幚碣|(zhì)量達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的質(zhì)量水平。