凿岩机钎尾渗碳淬火裂纹分析及工艺改进

凿岩机钎尾渗碳淬火裂纹分析及工艺改进

重型导轨式凿岩机钎尾零件,工作环境恶劣,服役过程中受力复杂,要求零件具有高的强韧性和高耐磨、耐冲击和高疲劳性能。重型凿岩机钎尾通常采用30SiMnMoV钢或35SiMnMoV钢,经渗碳淬火处理,以满足其高强韧性、耐磨、耐冲击和高抗疲劳性能要求.

试验研究和生产中均发现,30(35)SiMnMoV钢凿岩机钎尾渗碳后直接淬火,渗碳层中有大量马氏体微裂纹存在,成为疲劳裂纹源和事故隐患,这种裂纹在等温淬火处理后也很难消除。30SiMnMoV钢920℃渗碳后空冷的不同渗碳层金相组织,其组织为高碳马氏体+残留奥良氏体:不同渗碳层处均出现马氏体微裂纹。众所周知,凿岩机钎尾工作中承受冲击、扭转应力、强烈磨损和疲劳应力综合作用。因而,这种渗碳淬火裂纹对零件使用安全和工作寿命造成极大危害。渗碳淬火裂纹在综合高应力负荷下延伸和扩展较快,往往导致零件早期疲劳断裂或崩裂、剥落、折断失效。研究发现,渗碳层中马氏体微裂纹的数量与渗碳零件的疲劳性能有对应关系,随着马氏体微裂纹减少,疲劳性能明显提高。影响马氏体微裂纹形成的因素很多,主要为奥氏体晶粒度,实际上是加热温度对马氏体形成微裂纹影响占主导地位。加热温度高,奥氏体晶粒粗大,高碳马氏体针亦粗大,愈易形成马氏体微裂纹。另一个主要影响因素是碳含量,马氏体针亦粗大,愈易形成马氏体微裂纹。另一个主要影响因素是碳含量,马氏体裂纹的临界碳含量为0.75% (质量分数),碳含量少于0.75%(质量分数)的80 钢,既使加热至1200°C淬火,也没有发现马氏体微裂纹。因此,应考虑渗碳层碳浓度对马氏体微裂纹的影响。试验发现,在渗碳淬火后等温淬火前,先经一次高温回火,渗碳层中高碳马氏体微裂纹可基本消除;结合上述马氏体微裂纹影响因素,提出了改进的钎尾热处理工艺:渗碳层碳含量≤0.8呖 (质量分数),气体渗碳油冷后,(550-650)℃ x 1h 回火,然后再加热至钎尾心部温度为AC3 以上20 -30℃,保温30min,并于260℃等温淬火并二次回火。经本工艺处理的凿岩机钎尾未发现渗碳1 火马氏体微裂纹,零件性能优良,满足了技术指标要求,生产应用良好。

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