关于750 滚针轴承隔圈软氮化变形的分析及解决措施
[摘要] 750 拖拉机滚针轴承隔圈软氮化后变形量大,对变形原因进行了分析并对工艺做了改进,有效地控制了变形量,解决了生产中的关键问题.
　　[关键词] 软氮化,变形量,工艺改进
750 滚针轴承隔圈是拖拉机上的重要易损件,因此必须要求零件具有高的耐磨性,以及耐腐蚀性,因此采取了软氮化工艺,但是在生产过程中,零件常常发生畸变,零件上下两平面的平行度变形量达到0.40 毫米,远远达不到图纸要求的平行度尺寸0.04 毫米,因此对变形的原因进行了分析.
　　一、变形的原因及传统工艺影响零件的变形主要因素:(1)相变应力:钢件在淬火过程中由于组织转变的先后发生和各部分转变的产物不同,从而产生组织应力引起变形.(2)热应力:钢件在加热和冷却过程中,由于存在不同温度、不同比容的各部分的相互作用,从而产生热应力引起变形.传统的工艺是580℃×3 小时,淬油冷却,由于传统工艺温度在相变点以上,油冷淬火时,形成了马氏体,组织发生了变化产生了相变应力,并且油冷却速度快,产生了很大的热应力,为了减小零件的变形量,我们对工艺进行了研究,提出了改进措施.
　　二、试验方法及结果该零件材料为45 号钢, 其化学成分(质量分数) 为:
　　0.45%C、0.25%Si、0.60%Mn、0.015%P、0.015%S, 零件图形及尺寸如下图:
　　预先调质处理后机加工, 其调质工艺为:830℃×40 分钟出炉水淬后经550℃×2 小时回火,硬度为HB260-280.热处理在井式炉和井式氮化炉中进行, 针对以上分析的原因,采取了三点措施: 一是为提高渗层的均匀性和软氮化的速度,在软氮化前增加了道预氧化的工序, 工艺为400℃×1 小时.
　　二是降低零件的软氮化温度,Fe-C-N 三元素图相变点为565℃,因此我们将温度定为560℃,这样未能发生马氏体转变,减小了相变应力.三是零件出炉为了后装入缓冷罐中缓冷,这样降低了零件冷却速度,从而减小影响零件变形的热应力.具体工艺如下图:
　　零件经以上工艺处理后,硬度为HV530,通过金相显微镜观察;白亮层深度0.015 毫米,平行度变形量有了明显的改善, 平行度公差达到了0.10 毫米, 但仍然未达到要求的变形量.考虑到零件在热处理前机加工应力未消除,对零件在热处理过程中变形会产生影响,因此我们在精磨前加了道消除机加工应力的工序,其工艺为550℃回火1 小时,流程变为:下料-粗加工-去应力回火-精磨-软氮化,按照以上流程进行了试验, 硬度和金相组织达到了要求, 变形量为0.02~0.04 毫米,完全符合图纸的要求.
　　三、控制滚针内隔圈变形量的措施
1.零件在精磨前,需进行550℃回火,以消除零件机械加工应力.
　　2.在进行软氮化处理前,操作者必须仔细检查零件的尺寸,确保零件在软氮化前的尺寸3.零件在软氮化前,用清洗剂清洗干净,表面不得有油渍、锈斑污物等.
　　4.零件在软氮化前,先进行预处理,去除表面的钝化膜,提高零件表面的活性,促进滲层均匀性,减小零件的变形量.
　　5.软氮化过程严格执行工艺:560×3 小时缓冷,严格控制软氮化过程中的工艺参数, 如氨气的流量及酒精的滴量等,炉罐内各部位的温度偏差控制在5℃范围之内.炉内气氛应充分搅拌,保证炉内气氛的均匀性.
　　采取以上控制措施后,滚针轴承隔圈变形量控制在0.04毫米之内,达到了图纸技术要求,该工艺还应用在750 滚针内隔圈等零件的热处理中,效果良好,解决了长期以来困扰生产的难题.