Как контролировать поверхностное содержание углерода в науглероженной стали?

Содержание углерода на поверхности и градиент его распределения науглероженная сталь части имеют важное влияние на его свойства. Высокое или низкое содержание углерода на поверхности или обезуглероживание повлияют на поверхностное упрочнение науглероживаемых стальных деталей. В общем, процесс науглероживания, включая науглероживание → охлаждение печи воздухом → механическая обработка → закалка нагревом → очистка → отпуск → шлифование, науглероживание, повторный нагрев, процесс закалки, чтобы поверхность детали слегка обезуглероживалась, шлифовальные обработки могут удалить обезуглероживающий слой и скорректировать деформацию в Процесс закалки может эффективно повысить точность размеров изделий. Несколько экспериментов доказали, что содержание углерода на поверхности науглероженных деталей может определять глубину обезуглероженного слоя и подтверждать необходимость шлифования.

Схема разработки теста

Науглероживающий материал 20CrMnMoH, требования к концентрации углерода на поверхности 0.75% ~ 0.95%, эффективная науглероживающая глубина упрочняющего слоя 1.8 ~ 2.4 мм, твердость поверхности 56 ~ 62HRC. Поскольку форма и структура науглероживаемой стальной детали не подходят для обнаружения поверхностного углерода, следует использовать образец с печью размером 25 мм × 50 мм и количеством 6. Оборудование науглероживания для производственной линии многоцелевой печи Ipsen QTF -27-ERM.

(1) Науглероживание.

При испытании печи стальным стержнем с маркировкой № 1-6, науглероживание после охлаждения на воздухе в печи.

(2) Вторичная закалка.

После науглероживания и воздушного охлаждения 4-6 испытательных стальных стержней повторно нагревают и закаливают вместе с заготовкой. Углеродный потенциал атмосферы устанавливается на 0.18%, нагревается до 840 ℃ ± 10 ℃ в течение 1 часа, а масло Hofton K охлаждается.

(3) Подготовка образца.

Образец углерода с поверхностью 25 мм × 10 мм был изготовлен из конца испытательного стержня путем отрезания линии, и были промаркированы испытательная поверхность и этикетка 1 ~ 6.

(4) Обнаружение углерода на поверхности. Очистите образец углерода с поверхности; Измерьте исходную длину образца микрометром и запишите ее; Размер шлифования поверхности 0.1 мм, измеренная и записанная длина; Содержание углерода на поверхности определяли спектрометром прямого считывания; Измерьте длину и содержание углерода один раз на 0.1 мм шлифования.

(5) Эффективное определение глубины упрочняющего слоя. Глубину затвердевшего слоя измеряли твердомером по Виккерсу для образцов №4 ~ №6.

(6) Физический осмотр науглероженных деталей. Проведены глубина закаленного слоя и металлографический анализ науглероженных деталей.

Результаты испытаний и анализ

Три образца шлифовали 8 раз и измеряли содержание углерода на их поверхности. Разовое количество измельчения, совокупное количество измельчения и соответствующее содержание углерода на поверхности каждого испытательного стержня были подробно записаны. Согласно данным испытаний, содержание углерода на поверхности испытанных стержней № 1 ~ 3 составляет от 0.8% до 0.85% после науглероживания и охлаждения на воздухе, а кривая распределения содержания углерода на поверхности плавно уменьшается около поверхностного слоя. Эффективность уплотнения многоцелевой печи и эффект защиты атмосферы лучше. Однако из-за того, что установка углеродного потенциала атмосферы при вторичном нагреве испытательных стержней № 4-6 была намного ниже, чем при науглероживании, поверхностное содержание углерода было значительно «снижено» на поверхности, а содержание углерода на глубина 0.1 ~ 0.15 мм составляла 0.49% ~ 0.58%. При предельном содержании углерода на поверхности 0.75% глубина обезуглероживающего слоя испытательного стержня составляет примерно 0.29 ~ 0.36 мм, а припуск на шлифование составляет 0.3 ~ 0.4 мм в соответствии с требованиями процесса. Таким образом, твердость поверхности и износостойкость науглероженных деталей может быть гарантирована после шлифования, а глубина закаленного слоя после шлифования также может соответствовать конечным требованиям к продукту. Результаты контроля науглероженных деталей после шлифовки представлены в следующей таблице.

По результатам испытаний науглероживания стального прутка и науглероживающих деталей мы можем знать, что равномерное распределение содержания углерода на поверхности и соответствующее шлифование после закалки науглероживанием могут улучшить твердость поверхности и характеристики износостойкости, а также точность размеров.