關鍵詞 : 顯微維氏硬度 ;碳濃度

1　情況簡介

為美國某公司生產(chǎn)的夾塊零件是嚴格按美國標準生產(chǎn)的精密熔模鑄件 ,其對零件的顯微組織有嚴格的要求 , 表面既不允許脫碳也不允許增碳 , 且要求硬度梯度平穩(wěn)過渡。但鑄件在澆注過程中 ,雖然采取了噴霧冷卻等措施 , 鑄件表面局部總有 0.30mm 左右的脫碳層 見圖 1。顯然僅靠加快鑄件冷卻速度來減少表面脫碳層是達不到客戶要求的 , 而且加快鑄件冷卻速度也使鑄件內(nèi)部顯微縮松缺陷增多。因此 ,在工藝上采用熱處理復碳處理 , 即在熱處理時采用有碳勢控制的多用爐進行熱處理 , 碳勢控制在 0.40% 。鑄件材料為414042CrMo 鋼 , 其化學成分 質(zhì)量分數(shù) 為 :C0.35% ～ 0.45%,Si0.30% ～ 0.80%,Mn0.70%～ 1.00%,P ≤ 0.04%,S ≤ 0.04%,Cr0.80% ～ 1.10%,Ni ≤ 0.25%,Cu ≤0.25%,Mo0.15% ～ 0.255% 。生產(chǎn)上嚴格控制鋼水成分碳含量在 0.38% ～ 0.43%。對于可控氣氛熱處理碳勢的控制是否符合要求 ,復碳處理的效果及硬度是否滿足客戶標準要求。筆者采用顯微維氏硬度檢測、表面和心部顯微組織觀察 ,結(jié)合光譜分析的方法對鑄鋼件進行了復碳檢驗。

2　試驗方法及結(jié)果

每個熱處理爐次抽樣 2 件進行解剖 ,檢測試樣的表面及心部洛氏硬度 , 其硬度要求為 39 ～ 44HRC 。截取小塊試樣鑲嵌后在 HXS21000A 上檢測從表面到心部1.0mm 處的 HV0.5 值 , 每隔 0105mm 檢測一點.

試樣 1 曲線顯示表面復碳時碳濃度過高 , 經(jīng)光譜分析表面碳含量為0.53%, 心部碳含量為 0.41% 。顯微組織也顯示了表面碳濃度偏高 , 超過了材料要求控制的范圍 , 見圖 3 。試樣 2曲線顯示復碳深度不足 , 中間出現(xiàn)了夾心現(xiàn)象。經(jīng)顯微組織檢驗 , 中間馬氏體組織明顯粗大 , 殘余奧氏體量較多 , 見圖 4 。試樣3 曲線顯示表面碳濃度低。經(jīng)顯微組織檢驗 , 表層馬氏體組織粗大 , 殘余奧氏體量較多 , 見圖 5 。光譜分析表面碳含量為0.355%, 而心部碳含量為 0.428% 。圖 6 所示為因熱處理爐子漏氣而產(chǎn)生了表面脫碳 , 表層出現(xiàn)大量鐵素體。距表面0.05mm 處硬度僅為 198HV0.5, 光譜分析表面碳含量為 0.27%, 而心部碳含量為 0.418% 。根據(jù)檢測數(shù)據(jù) ,就可以對熱處理工藝參數(shù)進行調(diào)整 , 以達到鑄件的質(zhì)量要求。

3　結(jié)論

顯微硬度測定、光譜分析和金相檢驗的結(jié)果表明 ,采用顯微維氏硬度梯度檢測方法檢驗碳勢控制熱處理的零件質(zhì)量是比較理想的 ,對復碳表面碳濃度及復碳層深度都有很好的檢出效果。