GCr15刮油輥表面感應淬火優化

劉衛華

常州寶菱重工機械有限公司 江蘇常州 213019

1 序言

圖1 刮油輥斷裂現象

2019年，常州寶菱重工機械有限公司承接一批刮油輥備件合同，據了解此刮油輥在用戶使用過程中出現了斷裂現象，如圖1所示。由于工件輥身部位有效尺寸僅12mm，GCr15材質一般中頻感應淬火有效淬硬層深度在8～10mm，幾乎整體淬硬，基體韌性不足，使用過程受較大載荷情況下易引起開裂[1]。因此，本次刮油輥生產通過表面淬火工藝參數的優化，目標是將有效淬硬層深度控制在3mm左右。

2 毛坯改善

刮油輥毛坯采用GCr15材質，首先對毛坯進行金相組織檢測，如圖2所示，組織為珠光體+白色網狀碳化物，存在粗晶現象。

對毛坯進行組織細化改善處理，選用900℃正火+790℃球化退火處理，處理后金相檢測發現組織得到細化改善，但是碳化物顆粒呈聚集狀、半網狀、網狀分布，碳化物網狀級別＞3級，不符合標準要求（見圖3）。

圖2 毛坯組織

圖3 正火+退火組織

再次進行940℃感應淬火+790℃退火細化處理，金相檢測碳化物網狀級別為3級（見圖4）[2]，符合標準要求。毛坯組織得到明顯改善，合格后進行調質預處理，基體硬度控制在40～45HSD，目的是為后續表面感應淬火做好組織準備。

圖4 淬火+退火組織

3 淬火過程

刮油輥中頻連續感應淬火過程選用了兩個淬火速度，分別為2mm/s、3mm/s，進行數據對比。淬火+340℃回火后硬度基本在74～76HSD之間，取截面試塊進行硬度梯度及淬火表面金相檢測。硬度梯度如圖5所示，表面金相組織如圖6所示。

從淬硬層深度曲線得出，在2mm/s感應淬火移動速度下，淬硬層深度約3.5mm；在3mm/s淬火移動速度參數下，淬硬層深度約3.0mm。

圖5 刮油輥淬硬層深度曲線

圖6 表面金相組織（500×）

GCr15刮油輥中頻感應淬火后表面組織為回火隱晶馬氏體+碳化物+少量殘留奧氏體[3]，組織較細，為正常淬火組織。

4 結束語

通過高溫淬火+球化退火處理可有效改善GCr15刮油輥毛坯組織狀況，為后續熱處理做好準備。

淬火采用2mm/s淬火移動速度，淬硬層深度約3.5mm，滿足刮油輥≥2.0mm的技術要求，且有效降低淬硬層深度，減少淬火對基體組織的影響，保證基體韌性，確保工件的使用性能。

首批次生產的刮油輥均按此工藝參數進行生產，工件在用戶現場取得了良好的使用效果，獲得了用戶的良好評價。