45#调质组织分析

changxl

cnszgong 发表于 2017-8-10 21:55
45钢的交货技术要求可以参考《GBT 699-2015 优质碳素结构钢 》，至于直径180的45钢能得到5mm左右的索氏体， ...

了解了下现场工艺，轴的加工流程：下料-粗车-调质-精车-转子套轴（热套）-粗磨-振动时效-半精磨-精磨-检验轴全跳动-退磁-动平衡

整个轴长1946，下料粗车后有多个台阶，最大直径175，最小直径55. 调质处理后最大变形量约4mm,所以粗车毛坯为后续的机加工预留了4mm（单边）的加工余量，导致调质得到的索氏体层(约5mm)被后续的机加工全部去除。

调质工艺：井式加热炉升温至840℃，放入主轴（4根）待温度升至840℃，保温3小时。保温时间到后，将主轴吊出开始淬火，淬火方式：轴（2根）吊出至盐水池用时46S，（后续的测试发现最后入水的最小径处温度降至600-650℃）（盐水温度≤40℃，浓度5-15%）垂直淬入水中用时16S（轴长2300），保持10-15min出水，待轴表面水蒸发完立即回火。回火：回火炉预先升温至520℃，垂直放入淬火后主轴，保温3-3.5小时。回火完毕，将主轴从回火炉吊出，空冷至室温。

查找动平衡后跳动测试记录，发现最小径处跳动最大。观察现场操作发现，为了便于吊装，在端部最小径处焊接了一个吊装环，调质后用同样的焊接融化方式将焊接环去除。推测是焊接位置局部高温加热引起了应力集中导致跳动增大。

进一步了解到，此轴的跳动问题一直存在，客户以往关注的是跳动的平均值，现在改了标准，开始关注最大值，所以就出现了跳动超差问题。

现场还发现，轴加热出炉后表面立即生成一层氧化膜，淬入水中后一部分氧化膜脱落，一部分紧抱在轴表面，导致冷却不均，后续的硬度测试也不均匀。

根据以上情况，龚工有没有一些改善建议?

wkee

那你们感应淬火后一样要回火处理，成本还是不低。要是其他产品没有调质处理的话就比你们的产品还要满足客户要求，那么你有没有想过可能不是组织原因。会不会是其他原因。比如说淬火应力回火没有完全消除！

changxl

wkee 发表于 2017-8-16 12:40
那你们感应淬火后一样要回火处理，成本还是不低。要是其他产品没有调质处理的话就比你们的产品还要满足客户 ...

热处理工艺不是感应淬火，是调质，淬火+高温回火。整个流程下来得到的成品轴组织是珠光体+铁素体，硬度比来料状态稍高一点，基本变化不大。
目前推测可能原因：
1. 毛坯轴各台阶处直径相差比较大，55-175，热处理容易引起大的内部应力。
2. 轴出炉后表面生成一层氧化皮，入水后氧化皮不同程度的脱落导致各部分冷却不均。
3. 轴出炉到入水时间较长，不能保证轴的入水温度。粗测轴小头端入水温度600-650℃（表面氧化皮处测量，存在一定误差）。
4. 盐水池是通过外面的冷却塔循环冷却，未进行搅拌，淬火时轴基本不移动，也可能是导致冷却不均的一个因素。

cnszgong

正像楼上几位说的,采用淬透性更好的材料可能更合适一点, 但是从目前的情况看来采用45钢\40Cr\42CrMo\40CrMnMo甚至40CrNiMo材料轴的跳动问题也是一直存在.

cnszgong

轴的加工流程：下料-粗车-调质-精车-转子套轴（热套）-粗磨-振动时效-半精磨-精磨-检验轴全跳动-退磁-动平衡
这其中怎么没有校直这个工序?
最小径处跳动最大,但是目前也只能使用那个位置做吊挂使用. 当然是否使用焊接还是其他形式这个可以更改的.
调质-校直--精车,在精车环节,零件在车床上应该使用"车床中心架",减小最小直径位置的受力. 另外零件精车完成后, 在后面所有的加工工序环节转换运输过程中,最小直径位置不能(横向)受力,也就是说吊装带不能固定在那个位置使之承重受力.
至于轴加热出炉后表面立即生成一层氧化膜,我觉得这不是问题,淬火介质上盐水,零件一进入,氧化膜就会爆裂的.

fengyonghe

不是调质组织有什么好讨论的，先把组织搞对再说吧。前面的讨论都白费了                                            

wkee

changxl 发表于 2017-8-15 20:48
了解了下现场工艺，轴的加工流程：下料-粗车-调质-精车-转子套轴（热套）-粗磨-振动时效-半精磨-精磨-检 ...

有氧化皮是肯定的，不是真空加热没有保护气体没有氧化皮才怪。入水的时间是有点晚，不过这也没办。这种材料，这种尺寸，你们能表面有层回火索氏体就不错了。振动时效你们一般多久？还有你们回火时间是不是太短了。应力能完全消除吗？建议回火时间要延长。

changxl

wkee 发表于 2017-8-17 08:28
有氧化皮是肯定的，不是真空加热没有保护气体没有氧化皮才怪。入水的时间是有点晚，不过这也没办。这种材 ...

振动时效做七到八次，对比前后的跳动值差值小于0.001为止。目前回火温度520，保温3小时。如果延长回火时间，建议延长多少？

changxl

cnszgong 发表于 2017-8-17 00:30
轴的加工流程：下料-粗车-调质-精车-转子套轴（热套）-粗磨-振动时效-半精磨-精磨-检验轴全跳动-退磁-动平 ...

对校直不太了解。校直需要专门的设备吗？这款轴如果校直应该选择哪种校直？冷校直？

cnszgong

changxl 发表于 2017-8-17 12:32
对校直不太了解。校直需要专门的设备吗？这款轴如果校直应该选择哪种校直？冷校直？

调质后-冷校直--然后精车

wkee

changxl 发表于 2017-8-17 12:29
振动时效做七到八次，对比前后的跳动值差值小于0.001为止。目前回火温度520，保温3小时。如果延长回火时 ...

回火5到6个小时，还有焊接环不要用焊接融化去除，用锯床剧掉

cnszgong

changxl 发表于 2017-8-17 12:32
对校直不太了解。校直需要专门的设备吗？这款轴如果校直应该选择哪种校直？冷校直？

长度接近2米，直径55～180的台阶轴零件、调质后最好做校直。虽然可能零件整个的弯曲量小于加工余量（单边）4mm、后期的机加工还是能加工出来的。这样的零件如果调质后直接拿去精车，那么轴表面的调质硬化层在精车时会有一部分完全车去，而有一部分位置会“完整”保留调质硬化层的。也就是说零件表面的调质硬化层分布不均匀。对于长度接近2米，直径55～180的台阶轴零件，调质后校直规定整个轴的弯曲量小于2mm我觉得是合适的。

cnszgong

台阶轴在调质完成后上机床精车的装夹方式也很重要，假设零件粗车---调质---校直----精车。如果零件像这种图片那样装夹那零件最小径的根部位置也会弯曲的，少了一个中心支架。

零件在制造过程的流转时，也要尽力避免零件处于这样的受力环境。

changxl

cnszgong 发表于 2017-8-17 16:06
台阶轴在调质完成后上机床精车的装夹方式也很重要，假设零件粗车---调质---校直----精车。如果零件像这种图 ...

图文并茂，讲解很详细，非常感谢龚工。还有一个问题想请教，有没有相应的规范规定碳钢和合金钢的淬透性范围？跟供应商沟通，他们可以提高45钢的Cr含量至上限来提高淬透性。

changxl

wkee 发表于 2017-8-17 13:52
回火5到6个小时，还有焊接环不要用焊接融化去除，用锯床剧掉

好的，可以做一下工艺试验看看效果。谢谢。

王武一

调质处理是失败的，3个试样的组织都不对。

cnszgong

changxl 发表于 2017-8-18 08:59
图文并茂，讲解很详细，非常感谢龚工。还有一个问题想请教，有没有相应的规范规定碳钢和合金钢的淬透性范 ...

有《保证淬透性结构钢》标准，GB/T 5216 标准。

fengyonghe

wkee 发表于 2017-8-17 08:28
有氧化皮是肯定的，不是真空加热没有保护气体没有氧化皮才怪。入水的时间是有点晚，不过这也没办。这种材 ...

铁素体珠光体组织，延长回火时间没有用。下图才是45钢调质组织

fengyonghe

changxl 发表于 2017-8-17 12:29
振动时效做七到八次，对比前后的跳动值差值小于0.001为止。目前回火温度520，保温3小时。如果延长回火时 ...

铁素体珠光体组织，延长回火时间没有用。下图才是45钢调质组织。

fengyonghe

wkee 发表于 2017-8-17 13:52
回火5到6个小时，还有焊接环不要用焊接融化去除，用锯床剧掉

铁素体珠光体组织，回火5-6小时也没有用。下图才是45钢调质组织。