哈工大熱處理原理與工藝大作業(yè)-沖擊器活塞熱處理

1、在此輸入文字標題在此輸入文字標題沖擊器活塞沖擊器活塞組員：組員：蘇偉蘇偉 孫浩然孫浩然 李小康李小康 劉建芳劉建芳 金祖兒金祖兒零件用途與服役條件沖擊器：是地質(zhì)勘探需要使用的基礎(chǔ)設(shè)備，是鑿巖機和破碎錘的核心機構(gòu)?；钊菏俏锾?jīng)_擊器中產(chǎn)生沖擊能量的關(guān)鍵零件, 它把沖擊能量傳遞給鉆頭, 鉆頭靠此能量沖擊、破碎巖石, 實現(xiàn)鉆進。失效方式與性能要求 活塞的失效形式主要是沖擊端面凹陷、花鍵磨損、沖擊段花鍵崩裂和折斷。 滲碳處理的低碳合金鋼活塞，因沖擊端面凹陷失效的占大多數(shù)，而高碳鋼活塞則是折斷。 在實際使用中活塞要承受多次沖擊抗力，所以要求活塞耐磨性高，耐沖擊性好，抗疲勞性能好。基本分類 低碳滲碳鋼活塞

2、 含碳量 中碳滲碳鋼活塞 高碳鋼活塞。沖擊器活塞 氣動沖擊器活塞 沖擊器種類 液動沖擊器活塞2、35CrMoV鋼克服低碳滲碳鋼活塞強度不足的缺點化學(xué)成分： 0.30%0.38%C0.17%0.37%Si0.40%0.70%Mn0.20%0.30%Mo1.00%1.30%Cr 0.10%0.20%V1、20CrMnMo鋼這種鋼是較長期用來制造活塞的一種滲碳鋼化學(xué)成分：0.17%0.24%C0.20%0.40%Si0.9%1.2%Mn0.20%0.30%Mo1.1%1.4%Cr3、釩鋼釩鋼是制造沖擊器活塞的優(yōu)良原料之一。化學(xué)成分：0.95%0.1.05%C，0.20%0.40%Mn0.35%Si0

3、.20%0.40%V主要零件用材料1、20CrMnMo 20CrMnMo鋼活塞的缺點是心部強度低，在工作過程中易出現(xiàn)沖擊端面凹陷和花鍵崩裂。2、35CrMoV鋼 鋼材的含碳量較高，不但可以降低滲碳層厚度，縮短滲碳時間，并且因淬火后心部強度高，從而克服了20CrMnMo鋼滲碳活塞端頭凹陷快，容易崩齒的缺點。 這種鋼材已經(jīng)成功用于制造7566型鑿巖機活塞。3、釩鋼 由于鋼中釩碳化物在較大的溫度范圍內(nèi)不易溶解，故能顯著地阻止加熱時奧氏體晶粒長大，從而可防止過熱，使鋼材具有較高的沖擊韌度。材料性能特點沖擊活塞熱處理20CrMnMo鋼活塞 制造工藝路線：下料、鍛造、正火、檢驗、機械加工、滲碳淬火、清洗、

4、低溫回火、檢驗、磨加工 滲碳層深度要求為1.8-2.5mm 幾種典型滲碳工藝935CrMoV鋼活塞 制造工藝路線：下料、鍛造、退火、檢驗（硬度）、機械加工、滲碳、檢驗（滲碳層）、高溫回火、淬火、清洗、低溫回火、噴砂、檢驗、磨削 工藝過程： 1、高碳勢氣氛中預(yù)滲碳（850，1-2h）。 目的：為了先形成細小的碳化物質(zhì)點，以便隨后升溫滲碳時使零件表層碳化物呈顆粒狀分布。 2、升溫至900進行擴散滲碳。35CrMoV鋼活塞3、滲碳層深度達到要求后，爐冷至860淬油。4、重新加熱至850進行淬火處理5、進行180-200，1.5h的回火處理工藝流程圖工藝流程圖 技術(shù)要求： 滲碳層深度 1.6-1.9m

5、m 表面硬度 HRC 60-65 表層顯微組織 馬氏體（=50 35CrMoV鋼活塞滲碳淬火工藝（滲碳設(shè)備為RJJ-90-9T井式滲碳爐）釩鋼活塞 制作工藝路線： 原材料檢驗（化學(xué)成分，非金屬夾雜物，顯微組織和淬透性），下料，中頻感應(yīng)加熱大頭墩粗，預(yù)先淬火，球化淬火，檢驗，機械加工，淬火，回火，檢驗，磨削。 熱處理工藝：釩鋼活塞熱處理包括預(yù)先淬火、球化退火、 最終淬火、低溫回火等工序。 預(yù)先淬火的目的是為球化淬火做準備，以期獲得良好的球化效果。最終淬火時，在720730的目的是為了縮短在Ac1以上的加熱時間，可獲得較多的板條馬氏體淬火的預(yù)熱和加熱在鹽浴爐中進行。釩鋼活塞熱處理工藝圖熱處理工藝步

6、驟1)將沖擊活塞表面清潔后放入滲碳爐內(nèi)滲碳，滲碳溫度900-930，時間20-30小時，滲碳后隨爐冷卻；滲碳工藝采用保護氣氛加熱2)對沖擊活塞進行淬火處理，淬火溫度780-820，保溫3-5小時后進放入淬火液（20#機油），時間控制在30-120秒，淬火后風(fēng)冷；淬火液溫度控制在20-603)將沖擊活塞放入回火爐中，進行170-200，回火4-6小時，出爐后自然冷卻至室溫?zé)崽幚砗鬀_擊活塞性能:表面硬度HRC 59-63，心部硬度HRC 38-42，夏比V型缺口試樣沖擊功(AKV)=100J。滲碳后采用快速淬火的方法使表面組織有效的轉(zhuǎn)化為馬氏體，得以硬化；而心部組織有相對緩慢的冷卻速度，使活塞的心

7、部保持了較高的韌性。20Cr2Ni4沖擊活塞進一步提高性能進一步提高性能時效處理:一次時效溫度為1100。固溶處理:固溶溫度1300，固溶時間4小時。冰凍冰凍:將回火后冷卻至室將回火后冷卻至室溫的工件繼續(xù)冷卻到零溫的工件繼續(xù)冷卻到零下下80使相當(dāng)一部分殘使相當(dāng)一部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，剩下的未轉(zhuǎn)變的少量殘剩下的未轉(zhuǎn)變的少量殘余奧氏體變得更加穩(wěn)定。余奧氏體變得更加穩(wěn)定。從而增加了工件的硬度從而增加了工件的硬度和尺寸穩(wěn)定性。和尺寸穩(wěn)定性。采用上述技術(shù)方案獲得組織 獲得“薄殼結(jié)構(gòu)”，即表面有一層硬度很高的薄殼，以提高耐磨性 芯部有適當(dāng)?shù)挠捕?，保證足夠的強度和韌性 淬火后表面

8、硬化層有400-700MPa的壓應(yīng)力，這樣可以提高抗張應(yīng)力為主的疲勞強度提高活塞的壽命。 經(jīng)過時效處理和固溶處理后，20Cr2Ni4鎳基單晶高溫合金的強度性能大大提高，活塞材料的性能得到改善，有更長的壽命。質(zhì)量檢查事項和方法工序項目技術(shù)要求檢查方法鍛造（1）硬度217HBS用布氏硬度計抽查（2）金相組織珠光體用金相顯微鏡定期檢查（3）晶粒度56級按YB27滲碳（1）滲層深度總滲層=過共析層+工析層+過渡層1）滲層深度以檢查內(nèi)試棒為準2）內(nèi)試棒應(yīng)與所滲零件材料相同，表面沒有氧化皮，銹跡并經(jīng)正火處理3)用放大鏡或顯微鏡檢查（2）滲層表面碳濃度W（c）為0.85%1.05%1）用試鏡做剝層分析，每層

9、為0.100.20mm2）可定期用標準試塊或金相圖片比較淬火回火1)硬度表面：5863HRC心部：3845HRC硬度計抽查10%15%，其余用銼刀檢驗檢查部位：表面為沖擊端面，心部在與過渡區(qū)相距23mm處2)顯微組織表面：馬氏體+粒狀碳化物心部：馬氏體+貝氏體用金相顯微鏡檢查3）畸變對無閥鑿巖機活塞畸變檢查，彎曲0.2mm用千分尺檢查主要工序的技術(shù)要求及質(zhì)量檢測常見缺陷產(chǎn)生原因防止方法心部硬度低1）淬火溫度低2)冷慢速1）選擇正確的淬火溫度即略高于心部材料的淬火溫度2）選用冷速快的淬火介質(zhì)滲層不均勻1）固體滲碳時火焰爐加熱溫度不均勻2）冷卻介質(zhì)溫度過高1）將滲碳罐放在火焰中心區(qū)2）淬火鹽水溫度40攝氏度鍛