请教关于20CrMnTi的洛氏硬度问题

koji1573

现在公司有一炉工件，是油泵齿轮，材质为20CrMnTi,一共是三种规格，做的是渗碳淬火，表面洛氏硬度要求55—63。做完发现，尺寸最小的规格，表面洛氏硬度出现大量的小于20的工件，比率在5%左右，中等尺寸的规格硬度合格率在90%，不合格的硬度多在50-54之间；尺寸最大的规格，抽检了20件，硬度不合格率几乎为100%，因为其中只有两件能打到超过55的点，其上还有小于55的软点，80%的硬度小于20。
想请各位老师帮忙分析一下其中的原因，另外我想问问如果是20CrMnTi的油泵齿轮，不做渗碳，780摄氏度油冷淬火，油温为120度，那么油泵齿轮的洛氏硬度能淬到多少？我怀疑这批油泵齿轮的材料不合格。
谢谢！麻烦各位老师了！

ZX771

20CrMnTi不渗碳：AC1=715°C,AC3=843°C,淬火加热温度880°C油冷42~46HRC。如果780°C加热处于比较严重的奥氏体转变不完全状态，油冷淬火硬度不会高，也许比20HRC高不了多少吧。看来这炉零件渗碳不均匀，有的甚至未形成渗碳层。不妨解剖检查金相组织深入分析确切原因。

llw

多从热处理工艺方面查找原因，如加热温度、保温时间、高温停留时间、装炉量等

koji1573

2# ZX771

谢谢ZX771，谢谢llw！
现在渗层不均的已经肯定，解剖的一个最大规格的那种工件，渗层只有0.15。
我是怀疑是否还有其他的原因，因为大量的工件硬度在20以下，有点难以理解，甚至还有许多低于10的工件。
装炉时，规格最大的那种工件是装在最下面的。
这种产品用的是原来的工艺，做的是碳氮共渗，工艺大致如下
1、强渗   碳势1.2     氨气2.0      温度870摄氏度   时间180分钟
2、扩散   碳势0.85   氨气2.0      温度840摄氏度   时间60分钟
3、降温   碳势0.85                       温度780摄氏度   时间40分钟
4、淬火   油温120摄氏度      时间50分钟
这个工艺是否可以改进？工件的硬度普遍不高，合格的硬度也多在55左右，并且硬度不太均匀。
谢谢！麻烦各位老师了！

梦幻连城山

我认为还是先从金相组织分析一下，看看组织有什么不正常的。

Lord_Like

扩散温度不要降低.

guojianping

楼主，你好！
1、从你的工艺来看，硬度上不来的主要原因是淬火温度太低，应控制在820~840之间。另外，扩散温度最好和强渗温度一致。
2、零件出现软块，这和你的装炉方式有关。
3、20CrMnTi直接淬火（油介质），硬度应该在30~36左右。

koji1573

7# guojianping
您好！淬火温度过低，导致硬度偏低，这个我可以理解，关键是出来大量的10-20的工件我难以理解，甚至还有好多硬度打不到的，洛氏硬度计的指针显示都是负值，这个太难理解了。

紫琅人

那么先做个金相分析，查验看是怎样的情况再说，
二是个人觉得还是温度不够引起，碳势好像小了点，是井式炉吧

zlw55555

应取硬度只有20来度的做金相检查,我推测其组织应为珠光体加铁素体,如果情况是这样的话淬火冷却有很大的问题!

有凤来仪

金相没问题的话，可能硬度测试有问题，小零件用HRC测试硬度的话，会不会因载荷大而变形，导致硬度示值降低。建议用HRA试试

1050042

另外再考虑下你的层深是否与采用的硬度计相符，如果层深薄了用大载荷的硬度计打很容易打穿渗碳层的，硬度就不准了

ZX771

7# guojianping
您好！淬火温度过低，导致硬度偏低，这个我可以理解，关键是出来大量的10-20的工件我难以理解，甚至还有好多硬度打不到的，洛氏硬度计的指针显示都是负值，这个太难理解了。
koji1573 发表于 2009-12-17 16:31

问题可能出在炉温上，有的工件没有真正达到奥氏体转变点，实际经历的温度相当于高温回火或低温退火状态，可能存在实际温度低于指定值并伴有温度不均，应仔细检查测量核对。

koji1573

大家好！现在又做了同样的一炉工件，同样的炉子，同样的工艺，同样的装炉方式，这次做出来都合格。放了4件上次洛氏硬度在20以下的工件随这一炉处理，硬度都在64左右，真难以理解！

tanggq

你首先要查查渗层浅的原因。是不是渗碳剂用的不对，气氛是否无搅拌？另外还需检查炉温实际温度或炉温均匀性等影响因素。较低淬火温度和较高油温使薄渗层部分最终硬度降低，若用HRC标尺检查渗层更容易被打穿，硬度当然不准。根据本田标准，正常硬化层在大于0.3时才能用HRC标尺。

koji1573

各位老师好！请大家帮我看看，我这样的分析对不对。
1、这批工件被退回，退回原因是硬度不够。
2、质检将所有的工件，全部打了洛氏硬度，总结出的情况如下
   a、规格最小的那种工件，硬度在55以上的有接近90%，10%的工件硬度在20以下
   b、规格中等的那种工件，硬度在55以上的有超过90%，不合格的硬度也基本在30-50之间，20以下的很少
   c、规格最大的那种工件，硬度在55以上的大概有20%，不合格的硬度基本都在20以下，不合格的工件硬度超过30的很少，那些超过55的工件，上面也有很多软点，硬度小于50
3、怀疑原因  肯定是渗层不够，分析如下
   a、炉况出了问题。很快这个原因被否决，应为同炉产品中也有很多合格的产品。
   b、工艺的问题，淬火温度过低。这个原因也被否决，理由同上，并且这个产品不是第一次做。
   c、装炉的问题，工件装的过于紧密。这个原因，大家比较同意，但是我认为不太可能，理由如下，即使工件装的过于紧密，那么我就把它想象成一个圆柱体在炉子里进行渗碳淬火处理。那么它的齿部渗层也应该是正常的，后来破开工件检测，齿部的渗层只有0.1MM左右。那么造成渗层不够的原因就不是装炉的问题，并且硬度在20以下的，最大规格的那种工件最严重，于是我怀疑这批工件的原材料有问题，在40X的显微镜下观察，试样上也有很多的气孔。于是取了两个工件送去做理化试验，试验结果是材料没有问题。
  d、既然排除了材料问题，于是重新取了4只工件，还按照原来的装炉方法，随一炉新料进行处理，处理完成，硬度在63左右，完全合格。
  
4、重新分析，排除了原材料、工艺、炉况，那么剩下来的最有可能的原因就是装炉了。这个最大规格的工件，当时是装在最下层，有的工件之间没有用卡子隔开，或者在推拉过程中卡子掉了，致使工件紧密贴合在了一起，是气氛难以流通到最下层，所以渗层很浅，硬度不够。还有几位老师提到的如果渗层过浅，用洛氏硬度计时，会导致渗层被打穿，这也能解释我前面的疑惑，就是为什么还有工件的硬度会是负值。

请大家帮我看看，这样的分析合理吗？还有大家能不能介绍一些装炉方面的知识，或者推荐几本关于装炉方面的书籍。还有大家能不能介绍浅渗层打洛氏硬度会打穿的这方面的情况，就是例如多浅的渗层、多大的载荷会发生打穿的情况。

我还是刚刚接触热处理这个行业，基础很差，有些东西说得不对，请大家帮忙指导。
谢谢各位老师！

2009119

淬火温度太低也是一个原因，你这种材料就是不渗碳处理直接淬火硬度也应在HRC44左右。又或者是淬火操作过程有问题，出现集团式淬火，或是预冷时间过长。

何柬松

什么硬度计能打出负值来？！硬度计有没有问题啊？打的方法有没有问题啊？

koji1573

18# 何柬松
硬度计打出负值，应该是因为硬化层太浅，用C标尺来打，打硬化层打穿的缘故。

zx127106

先做个金相分析