低中碳合金钢制零件渗氮工艺优化试验曲轴冲床

低中碳合金钢制零件渗氮工艺优化试验

低中碳合金钢制零件渗氮工艺优化试验 2011年12月03日 来源： 摘要：通过大量的随炉生产试验，对25Cr2 MoVA 钢等低中碳合金钢制零件的渗氮工艺进行了优化。在满足技术要求的同时，不降低采用原工艺时所获得的渗层深度，适当提高渗氮温度的优化工艺，大大缩短了生产时间，在不添置设备的情况下，至少可提高50 % 的生产能力。 在我公司现有汽轮机组中，需要气体渗氮的低中碳合金钢制零件使用的很多。近年来，随着我公司机组生产千瓦数的不断提高，按照现有的生产能力已经很难完成日益增长的需求，在无法扩大再生产的情况下，只有通过工艺优化才能提高劳动生产率。目前，我厂的低中碳合金钢制零件的气体渗氮生产一般为每星期一炉次，装炉量约为1500kg 。从工件进炉至氮化保温结束，原工艺所需时间为93 ～100h 。从气体渗氮的工艺原理看，改变渗氮温度、保温时间、氨分解率等任何一个参数都会影响渗层深度、表面硬度和脆性等材料的物理性能。要改变当前的生产状况，提高生产效率，必须在确保产品质量的前提下尽量缩短生产时间，即缩短渗氮的保温时间是我们这次工艺优化的目标，而获得此结果就需依靠调整渗氮温度和氨分解率等参数来实现。一、试验材料、设备及方法1. 试验用材料目前，我公司低中碳合金钢制零件的材料主要包括以下几种: 25Cr2 MoVA、25Cr2 Mo1 VA、34Cr Ni 3 Mo 钢等。这次试验选用的是产品中常用的25Cr2 MoVA 钢。所有试样在渗氮前经调质处理，且表面符合渗氮要求。2. 实施氮化工艺的设备和方法( 1) 试验用设备 为了使试验更加符合生产现场情况，故所有试验均在生产现场的井式电阻渗氮炉中进行，采用专用包渗氮。( 2) 试验方法 为了不影响生产，节约能源，试样和产品放置在同一炉中，通过逐步摸索和调整工艺参数，最终确定其最佳的渗氮工艺参数。( 3) 零件渗氮后技术要求 由25Cr2 MoVA 钢棒料或锻件加工制成的零件。其气体渗氮后的要求见表1 。

硬度试验方法按GB4340；渗氮层深度和脆性检查方法按GB11354 中的金相法验收。二、试验结果与分析将25Cr2 MoVA 钢的渗氮试样分别放入不同炉次、不同温度的设备中进行渗氮，其结果见表2。

从表2 的试验数据中可以看到，在B 炉中渗氮序号2 的工艺，其试样硬度略低于标准，而在A 炉中渗氮序号3 和4 中的工艺1 ，其试样的渗层深度略低于标准，说明这3 个工艺不能满足技术要求，故不采纳该炉工艺。其他的工艺参数都满足技术要求。同样，在这些试验数据中，可以看出随着渗氮温度的升高和渗氮保温时间的延长，渗层深度不断增加。按原工艺规范要求，实际生产中采用的渗氮温度为500 ℃，渗层深度要达到0. 45 ～0. 50mm 时，渗氮保温时间一般都>81h，生产周期长，制造成本大。考虑到渗氮生产的操作连续性以及材料在渗氮前的热处理温度，在确保基体强度的前提下，我们查找了相关资料，最终确定的渗氮工艺见附图。序号4 、5 、6 、7 、8 、9 、10 的验证结果非常令人满意。与原渗氮工艺相比，采用优化后的渗氮工艺，渗氮保温时间大大缩短，仅为原炉时的56 % ，极大地提高了劳动生产率。经统计: 2004 年6 月1 日至2005 年5 月31 日的一年内，我公司共生产低中碳合金钢47 炉次，若采用优化后的渗氮工艺进行渗氮，按每炉缩短30h 计算，则可节省生产时间至少1410h ，在不添置设备的情况下，每年可多生产28 炉，也就是说至少增加了50 % 的生产能力。三、结语( 1) 优化后的25Cr2 MoVA 钢气体渗氮的工艺参数见附图，经正常产品的验证完全满足技术要求。该工艺参数同样适用于生产中的25Cr2 Mo1VA 和34Cr Ni3 Mo 钢。

2) 渗层深度要达到0. 45 ～0. 50mm，原渗氮温度为500 ℃时，渗氮保温时间一般都大于81h。采用优化后的渗氮工艺，渗氮保温时间大大缩短，仅为原炉时的56 % ，极大地提高了劳动生产力。(end)

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