难题公关：18Cr2Ni4W（A）齿轮芯部硬度

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-6-9 09:25:51

这个帖子内容来自BBS，老孤以为，这是一个难解之题，所以将其搬过来，给大家提提精神：

Ф40~700mm圆柱或盘形齿轮，模数3~6，要求渗碳淬火后表面硬度58~62HRC，芯部硬度≤40HRC。

sbm197873 · 发表于 2015-6-9 10:03:24

没干过，纸上谈兵。看资料心部组织最终为回火索氏体。

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-6-9 10:16:47

sbm197873 发表于 2015-6-9 10:03
没干过，纸上谈兵。看资料心部组织最终为回火索氏体。

这种方法不适合大批量生产啊

cnszgong · 发表于 2015-6-9 14:56:39

18Cr2Ni4W（A）、20Cr2Ni4、17Cr2Ni2Mo这些材料似乎芯部硬度都很高。
唯一比较靠谱的只能向南京会议视频中说的那样，渗碳后调质然后感应淬火。

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-6-9 15:46:41

cnszgong 发表于 2015-6-9 14:56
18Cr2Ni4W（A）、20Cr2Ni4、17Cr2Ni2Mo这些材料似乎芯部硬度都很高。
唯一比较靠谱的只能向南京会议视频中 ...

会有人这样干吗？

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-6-9 15:49:47

cnszgong 发表于 2015-6-9 14:56
18Cr2Ni4W（A）、20Cr2Ni4、17Cr2Ni2Mo这些材料似乎芯部硬度都很高。
唯一比较靠谱的只能向南京会议视频中 ...

18Cr2Ni4W（A）暂不考虑，20Cr2Ni4（A）和17Cr2Ni2Mo在淬火油的选择、油搅拌强弱和淬火温度选择等因素中能否找到一个最佳匹配来达到控制芯部硬度的目的？

cnszgong · 发表于 2015-6-9 16:26:42

孤鸿踏雪发表于 2015-6-9 15:49
18Cr2Ni4W（A）暂不考虑，20Cr2Ni4（A）和17Cr2Ni2Mo在淬火油的选择、油搅拌强弱和淬火温度选择 ...

几乎不可能，某人做过一年实验最终也没达到效果。“渗碳后调质然后感应淬火”这种方式是坦克发动机齿轮的加工方式。目的很明显就是为了控制芯部硬度的。

cnszgong · 发表于 2015-6-9 20:41:28

其实几乎不可能也不是完全代表不可能

比如这种要求能不能达到呢？材料是18CrNiMo7-6
技术要求是：德国图纸技术要求.jpg

cnszgong · 发表于 2015-6-9 20:57:22

试样

和零件同炉渗碳，淬火、低温回火。然后加工成拉伸试样。

见仁见智 · 发表于 2015-6-9 22:36:55

本帖最后由见仁见智于 2015-6-10 06:05 编辑

这是一个令人无奈到难以理解的问题。
这个钢号是原苏联的老牌合金渗碳钢，常规渗碳淬火后心部硬度大都在42～46HRC范围。上世纪50年代就为其心部硬度过高而伤透脑筋，原因是硬度超过40HRC非渗碳部分切削加工很困难，第二据说是是心部硬度过高使渗碳层的压应力减小，降低疲劳性。所以图纸上大都规定在40HRC以下一点。当时的办法是降低重新淬火的加热温度并减少加热时间；另一种方法是 sbm197873网友上传的工艺方法。这两种方法都是苏联专家和他们的资料中传授的。
问题是我国将此钢牌号列为国家标准之后，如果是因为机械加工困难的事情，应当已经克服，现代的刀具，切削45HRC硬度已经不是问题，何来的攻关？如果是因为心部硬度过高而影响了渗碳层的压应力，为什么不将钢的含碳量降低一些或者略微调整一下其它成分来解决呢？
如此重要的钢种，为何对其明摆着有矛盾之处视而不见，死硬撑着坚持原苏联的指标，一拖就是几十年？！不敢动苏联的资料是技术管理层遗传下来的一种病态，与崇洋媚外是同一种心理。只要是思维陈腐的外行高管掌握着相关部门的话语权，崇洋媚外的心理就会永远存在，因为他们的知识水平形成的潜意识告诉他们自己： ‘没有自信心’

cnszgong · 发表于 2015-6-9 22:57:57

见仁见智发表于 2015-6-9 22:36
这是一个令人无奈到难以理解的问题。
这个钢号是原苏联的老牌合金渗碳钢，常规渗碳淬火后心部硬度 ...

确实是这样，到现在还有人认为，这种材料在使用中断齿是芯部硬度过高造成的。

cnszgong · 发表于 2015-6-9 22:57:59

见仁见智发表于 2015-6-9 22:36
这是一个令人无奈到难以理解的问题。
这个钢号是原苏联的老牌合金渗碳钢，常规渗碳淬火后心部硬度 ...

确实是这样，到现在还有人认为，这种材料在使用中断齿是芯部硬度过高造成的。

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-6-10 09:15:29

cnszgong 发表于 2015-6-9 20:41
其实几乎不可能也不是完全代表不可能
比如这种要求能不能达到呢？材料是18CrNiMo7-6
技术要求是： ...

个人管见：如果不考核芯部铁素体组织，17CrNiMo6这种材料的芯部硬度是可以通过6#楼所列举的几个参数调整达到。
但18Cr2Ni4WA则完全不同，因为这种材料的C曲线完全没有珠光体转变区。

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-6-10 09:17:26

cnszgong 发表于 2015-6-9 20:41
其实几乎不可能也不是完全代表不可能
比如这种要求能不能达到呢？材料是18CrNiMo7-6
技术要求是： ...

这里面的1.0+0.3是有效硬化层深度1.0~1.3吗？

Adam · 发表于 2015-6-10 09:29:09

调整有难度，还要看其他要求的
一般的工艺估计HRC：40-50
1.材料上想办法
2.工艺上大调整

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-6-10 10:08:08

Adam 发表于 2015-6-10 09:29
调整有难度，还要看其他要求的
一般的工艺估计HRC：40-50
1.材料上想办法

我曾做过一个17CrNiMo6系列小模数齿轮，模数从2.5到3.25，技术要求心部硬度36~44HRC，我实际处理后的芯部硬度在41~43HRC，而且芯部无铁素体。

cnszgong · 发表于 2015-6-10 12:29:02

见仁见智发表于 2015-6-9 22:36
这是一个令人无奈到难以理解的问题。
这个钢号是原苏联的老牌合金渗碳钢，常规渗碳淬火后心部硬度 ...

在材料选择时，还有另一种情况：就是赶时髦。
比如：不按照零件的服役条件选择适合的材料，而是先选好了材料然后再按照零件的服役条件编制工艺技术要求。举例：普通服役场合的小齿轮用17CrNiMo6材料。

Adam · 发表于 2015-6-10 12:56:08

孤鸿踏雪发表于 2015-6-10 10:08
我曾做过一个17CrNiMo6系列小模数齿轮，模数从2.5到3.25，技术要求心部硬度36~44HRC，我实际处理后的芯部 ...

说的根本不是一种材料的

cnszgong · 发表于 2015-6-10 12:59:31

本帖最后由 cnszgong 于 2015-6-10 13:02 编辑

孤鸿踏雪发表于 2015-6-10 09:17
这里面的1.0+0.3是有效硬化层深度1.0~1.3吗？

这是指成品要求，实际渗碳时会加一点的，这不是主要的。那么其抗拉强度：1000～1200N/mm2能不能达到呢？
我是做过试验的{:soso_e133:}两次。

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-6-10 14:51:51

Adam 发表于 2015-6-10 12:56
说的根本不是一种材料的

我当然知道不是一种材料，18Cr2Ni4WA将完全不同于20CrNi3H和20C2rNi4A，更不同于17CrNiMo6，所以，本主题才叫“难题攻关”

cnszgong · 发表于 2015-6-10 19:52:13

这是当时的招聘用课题： 360截图20150610131155656.jpg

cnszgong · 发表于 2015-6-10 19:54:42

本帖最后由 cnszgong 于 2015-6-10 19:55 编辑

这是两次实验中第一次实验的结果：图像267.JPG

（对于技术要求来说）抗拉强度有点低了。

cnszgong · 发表于 2015-6-10 20:03:46

适当调整后进行的第二次实验结果（两个不同批次三件试样料）：图像269.JPG

应该符合要求了。

cnszgong · 发表于 2015-6-10 20:06:02

芯部铁素体3级：

Adam · 发表于 2015-6-11 08:30:56

cnszgong 发表于 2015-6-10 20:06
芯部铁素体3级：

好久没见你说你们的情况了
1.现在被私企承包了吗？
2.你们的人招到了吗？你们那里人也挺牛还招人啊？不如直接招大学生或者研究生
3.内氧化的控制，工艺上调整的余地很小，从设备和材料上下功夫比较轻松

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-6-11 11:07:37

cnszgong 发表于 2015-6-10 19:52
这是当时的招聘用课题：

请问，是贵司招聘热处理工程师的题目？还是龚兄去其它企业应聘时的考题？龚兄是如何回答的？

Adam · 发表于 2015-6-11 13:07:02

孤鸿踏雪发表于 2015-6-11 11:07
请问，是贵司招聘热处理工程师的题目？还是龚兄去其它企业应聘时的考题？龚兄是如何回答 ...

那个招聘是有2年了吧，记得跟你说过的
这个是他们招聘的题目
你好像也回贴了

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-6-11 14:20:54

Adam 发表于 2015-6-11 13:07
那个招聘是有2年了吧，记得跟你说过的
这个是他们招聘的题目
你好像也回贴了 ...

哦，看我这猪脑袋，早给忘了

cnszgong · 发表于 2015-6-11 16:22:25

本帖最后由 cnszgong 于 2015-6-11 16:23 编辑

孤鸿踏雪发表于 2015-6-11 14:20
哦，看我这猪脑袋，早给忘了

战斗机说对了，这确实就是当初的课体，其中第二个课题的完成其实是有前提条件的。
即：在不改变原工艺的基础上。（也就是说渗碳后直接淬火加低温回火，淬火介质是10#机油）。

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-6-11 18:34:55

cnszgong 发表于 2015-6-11 16:22
战斗机说对了，这确实就是当初的课体，其中第二个课题的完成其实是有前提条件的。
即：在不改变原工艺的基 ...

这个要看具体产品的结构形貌及几何尺寸了，如果是齿轮，模数将很重要

cnszgong · 发表于 2015-6-11 19:00:16

孤鸿踏雪发表于 2015-6-11 18:34
这个要看具体产品的结构形貌及几何尺寸了，如果是齿轮，模数将很重要 ...

直径25mm、32mm、40mm、76mm的圆柱试样，实验结果是在相同的冷却条件下，中心硬度和试样直径没有关系。

小朱 · 发表于 2015-6-11 19:36:59

可以采用复合等温淬火的热处理工艺

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-6-12 09:57:51

cnszgong 发表于 2015-6-11 19:00
直径25mm、32mm、40mm、76mm的圆柱试样，实验结果是在相同的冷却条件下，中心硬度和试样直径没有关系。 ...

呵呵，我以为是指齿轮的心部硬度

秦时明月 · 发表于 2015-7-3 08:25:01

cnszgong 发表于 2015-6-10 19:52
这是当时的招聘用课题：

内氧化的控制想听听你的高见。

Adam · 发表于 2015-7-3 08:32:51

内氧化的控制
1看材料，2看设备

cnszgong · 发表于 2015-7-3 15:26:07

秦时明月发表于 2015-7-3 08:25
内氧化的控制想听听你的高见。

高见没有

晶界内氧化这个不好说：晶界内氧化程度理论上是碳势越高，IGO越低，但实际是工艺影响小于材质影响。
特别是Cr和Mn

cnszgong · 发表于 2015-7-3 16:27:13

秦时明月发表于 2015-7-3 08:25
内氧化的控制想听听你的高见。

内氧化指的是在热处理过程中，介质中生成的氧沿工件表层的晶界扩散，发生晶界合金元素的氧化过程。
内氧化和晶界氧化其实只是相同的！只不过前者特指渗碳过程，而后者则指普通热处理过程所发生的晶界氧化。
气体渗碳发生内氧化的问题，简单地说：渗碳气氛中有一定的‘氧势’（这个氧势来自CO2和H2O），这个‘氧势’足够低才能渗碳，氧势越低则碳势越高。在通常受控的炉气碳势范围内，除了碳向钢中扩散以外，还有气氛中的‘氧’也向钢中扩散，由于氧势并不高，对铁元素来说已处于还原状态的环境中，也就是说，对‘铁’来说不会发生氧化，此时的‘铁’保持着本来的面貌（金属本色）；但对钢中所含的某些合金元素来说，例如Cr、Mn、Si等，由于发生氧化的‘氧分压’很低（即比‘铁’更轻易氧化），也就是说，此时气氛中的‘氧势’仍然相对较高，出现了被氧化的化学反应。这些合金元素的氧化不仅发生在晶粒边界，而且也发生在晶粒内部。前者称为‘晶界氧化’，后者叫做‘内氧化’，时间越长，透入的深度越大。这种‘铁’没有发生氧化只有‘某些合金元素’被氧化的所谓‘内氧化’现象，在渗层较厚的气体碳氮共渗中同样存在。
在常用的渗碳气氛中，假如把‘氧势’降得很低，达到使那些轻易被氧化的合金元素也不发生氧化的水平，而此时气氛的‘碳势’又将升到很高的数字，造成‘碳势’超出控制范围而失控现象。这种此消彼长、顾此失彼的矛盾现象，就成了解决问题的难点。
钢中的合金元素（如Cr、Mn、Si等），表面层发生氧化后，造成氧化物四周的该合金元素‘贫化’，致使奥氏体的稳定性（淬透性）下降，在‘渗碳－直接淬火’的工艺下，出现索氏体一类非马氏体组织，即所谓‘黑色组织’，使表层硬度下降；黑色组织的出现还会改变渗碳层的内应力分布，这些对钢的疲惫寿命和耐磨性有相当明显的损害。

cnszgong · 发表于 2015-7-3 16:30:37

本帖最后由 cnszgong 于 2015-7-3 16:44 编辑

秦时明月发表于 2015-7-3 08:25
内氧化的控制想听听你的高见。

在渗碳的强渗阶段关闭“平衡空气”管路，炉内的气氛碳势只依靠富化剂电磁阀来维持平衡。目的就是尽可能的减少在强渗阶段从炉外通入炉内的氧的含量，在不改变炉内实际碳势的前提下降低“氧势”。通过降低“氧势”来减少气氛中的‘氧’向钢中扩散率。这是一种方法

秦时明月 · 发表于 2015-7-3 17:09:04

cnszgong 发表于 2015-7-3 16:30
在渗碳的强渗阶段关闭“平衡空气”管路，炉内的气氛碳势只依靠富化剂电磁阀来维持平衡。目的就是尽可能的 ...

感谢解释。

cnszgong · 发表于 2015-7-3 17:12:49

秦时明月发表于 2015-7-3 17:09
感谢解释。

呵呵
千万记得，在扩散阶段一定要打开平衡空气管路电磁阀。否则碳势降不下来的。

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-7-3 17:39:00

cnszgong 发表于 2015-7-3 16:30
在渗碳的强渗阶段关闭“平衡空气”管路，炉内的气氛碳势只依靠富化剂电磁阀来维持平衡。目的就是尽可能的 ...

这是不是旁门左道？{:soso_e144:}

cnszgong · 发表于 2015-7-3 17:40:35

孤鸿踏雪发表于 2015-7-3 17:39
这是不是旁门左道？

应该有一定效果的。

cnszgong · 发表于 2015-7-3 17:42:50

孤鸿踏雪发表于 2015-7-3 17:39
这是不是旁门左道？

其实在这是不得已的，因为原材料的化学成分没法控制，对于社会热处理厂更是做不到。

孤鸿踏雪 · 发表于 2015-7-3 17:50:38

cnszgong 发表于 2015-7-3 17:42
其实在这是不得已的，因为原材料的化学成分没法控制，对于社会热处理厂更是做不到。 ...

看来方法总比困难多啊{:soso_e179:}{:soso_e144:}

cnszgong · 发表于 2015-7-3 17:53:43

孤鸿踏雪发表于 2015-7-3 17:50
看来方法总比困难多啊

在22楼的金相检验单上能看到效果。

心沐长风 · 发表于 2015-7-3 18:53:04

为什么非要关闭“平衡空气”的管路了？再说了，要控制强渗阶段不通平衡空气，我试验过根本不需要关闭管道的

cnszgong · 发表于 2015-7-3 18:59:28

心沐长风发表于 2015-7-3 18:53
为什么非要关闭“平衡空气”的管路了？再说了，要控制强渗阶段不通平衡空气，我试验过根本不需要关闭管道的 ...

那怎么操作呢？

心沐长风 · 发表于 2015-7-3 20:56:53

很简单的，只要把渗碳气的流量调低就行了。

心沐长风 · 发表于 2015-7-3 20:58:03

只要把渗碳气的流量调小就行了

cnszgong · 发表于 2015-7-3 21:04:21

心沐长风发表于 2015-7-3 20:56
很简单的，只要把渗碳气的流量调低就行了。

那好像有问题，为了降低晶界内氧化趋势，在不改变温度的前提下一般碳势越高越好，另外碳势越高渗速越快，那样可以缩短渗碳时间，对减少晶界内氧化是有利的。但如果将富化气量减少（在强渗阶段）不能保证平衡空气管路不打开呀。同时富化气流量调低了，只能会出现碳势拉升过慢。

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