機(jī)用鋸條坯采用中頻淬火機(jī)進(jìn)行退火熱處理，產(chǎn)生脆斷缺陷的原因是什么？

機(jī)用鋸條是切割機(jī)械的重要切割刃具，工件材料為W9Mo3Cr4V（W9）鋼帶。鋸條生產(chǎn)加工流程為：熱軋鋼帶一退火一刨背一銑齒一沖圓弧及孔一磨齒一分齒一熱處理等。進(jìn)行金相組織檢查，采用大型工具顯微鏡進(jìn)行切片檢查，球狀珠光體為2-4級(jí)。經(jīng)中頻淬火機(jī)退火后技術(shù)要求為鋸條坯應(yīng)具有較高的韌性和冷塑性。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，鋸條工作中有時(shí)發(fā)生脆斷和撕裂失效破壞。

現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，W9高速鋼脆斷和撕裂表現(xiàn)形式不同，有時(shí)發(fā)生銑齒掉齒現(xiàn)象，有時(shí)出現(xiàn)刨邊撕裂坑，有時(shí)出現(xiàn)沖圓弧及孔時(shí)產(chǎn)生裂邊現(xiàn)象，有時(shí)發(fā)生分齒時(shí)掉齒現(xiàn)象，甚至發(fā)生鋸條坯掉在地上摔斷碎裂等。其共同特點(diǎn)是工件塑性低劣，是冷脆性的表現(xiàn)，稱為脆性斷裂。硬度檢驗(yàn)表明，鋸條硬度值為213-255HBW；脆斷工件試樣光譜檢驗(yàn)表明，工件中Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)量超標(biāo)，均大于0.18%，而正常值應(yīng)為0.013%；初步判斷工件脆斷和錫含量嚴(yán)重偏高有關(guān)。如功率元件主整流器、IGBT、變壓器及感應(yīng)線圈等，這些元件、部件由于電流的熱效應(yīng)，在大電流條件下工作，必然會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，造成附帶溫升。

分析認(rèn)為，機(jī)用鋸條產(chǎn)生脆斷破壞的根本原因是工件中錫元素嚴(yán)重偏析超標(biāo)造成的。資料介紹，不銹鋼中Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.02%時(shí)，將產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋及角裂，工件中Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.18%，是產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋和角裂缺陷Sn含量的10倍。當(dāng)錫在鋼材晶界偏聚，超過(guò)一定量時(shí)，使工件沖擊韌度急劇下降，機(jī)用鋸條正是出現(xiàn)上述情況。為此，我們應(yīng)重新淬火，但應(yīng)先采用高頻淬火機(jī)進(jìn)行正火或退火處理，防止齒輪表面脫碳。由于過(guò)量錫在晶界偏聚產(chǎn)生嚴(yán)重偏析和局部Sn含量嚴(yán)重超標(biāo)，使工件韌性大大下降，導(dǎo)致工件脆斷。有資料提出，W9高速鋼中Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)在0.05%以下，這對(duì)生產(chǎn)中提出了一個(gè)有益的參考技術(shù)數(shù)據(jù)。

根據(jù)以上分析，提出防止鋸條脆斷失效的技術(shù)防止措施是：在煉鋼時(shí)嚴(yán)格控制有害元素含量，工件坯料入廠時(shí)嚴(yán)格檢驗(yàn)，防止有害元素超標(biāo)鋼件混入，以確保加工產(chǎn)品（工件）質(zhì)量安全。

FW250分度頭主軸采用高頻淬火設(shè)備進(jìn)行熱處理的具體工藝

FW250分度頭主軸的材料為45鋼。熱處理技術(shù)要求：除法蘭盤與中部硬度≤30HRC，其余為45-50HRC。為滿足其技術(shù)要求，采用高頻淬火設(shè)備進(jìn)行熱處理，效果良好。

（1）工藝流程 下料一鍛造一正火一粗加工一調(diào)質(zhì)一機(jī)械加工一φ48.2mm段局部淬火、回火一機(jī)械加工一感應(yīng)淬火、回火一精加工。

（2）熱處理工藝

1）正火。采用高頻淬火設(shè)備，加熱溫度為830-850℃，出爐空冷。

2）調(diào)質(zhì)。毛坯經(jīng)粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。其淬火加熱溫度為820-840℃，先水淬30s左右再入油冷卻；高溫回火溫度為610-630℃，空冷。淬火硬度≥50HRC，回火后硬度為235-265HBW。

3）φ48.2mm尺寸局部淬火、回火。選用高頻淬火設(shè)備進(jìn)行局部淬火。其淬火加熱溫度為820-840℃，先水淬20s左右再入油冷卻；回火加熱溫度為340-360℃。

局部淬火部位硬度為45-50HRC，徑向圓跳動(dòng)不大于加工余量的1/2。

4） 法蘭盤與中部感應(yīng)淬火、回火。采用高頻淬火設(shè)備，感應(yīng)器選擇自噴水式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑為淬火部位外徑 （4-6mm）。淬火冷卻介質(zhì)為清潔水。其淬火加熱溫度為880-900℃，陽(yáng)極電壓為13.5kV，陽(yáng)極電流為6A，屏極電流為1.2A，主軸連續(xù)淬火的相對(duì)移動(dòng)速度為100mm/min。回火溫度為280-300℃，回火后，硬度＜30HRC。超音頻齒輪淬火設(shè)備優(yōu)點(diǎn)超音頻齒輪淬火設(shè)備采用大規(guī)模集成電路數(shù)字化自動(dòng)控制，具有手動(dòng)、自動(dòng)、半自動(dòng)、及加熱保溫冷缺分時(shí)段控制功能。

5）校直。對(duì)個(gè)別畸變超差件，可采用200kN液壓校直機(jī)校正。校直后進(jìn)行低溫回火，以消除殘余應(yīng)力。

感應(yīng)加熱表面淬火齒輪的質(zhì)量檢測(cè)

1.外觀檢測(cè)

工件表面不的有淬火裂紋，崩角，銹蝕，燒熔，為加熱表面影響使用性能的缺陷。一般件100%目測(cè)檢驗(yàn)，重要件應(yīng)100%無(wú)損探傷檢驗(yàn)。成批生產(chǎn)時(shí)，按規(guī)定要求進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.表面硬度檢驗(yàn)

1）一般用落實(shí)硬度計(jì)進(jìn)行抽檢，近年來(lái)筆試硬度計(jì)和內(nèi)孔硬度計(jì)均由許多新產(chǎn)品，使用形狀不規(guī)則或一些大工件均能方便的進(jìn)行檢測(cè)。工件批量生產(chǎn)時(shí)，按照50%-10%抽檢硬度：?jiǎn)渭?，小批量生產(chǎn)時(shí)按100%檢驗(yàn)硬度。

2）淬火硬度區(qū)域的范圍根據(jù)硬度確定，也可對(duì)工件用強(qiáng)酸浸蝕淬火表面來(lái)使硬化區(qū)顯示白色，再用卡尺或鋼板尺測(cè)量。

3）形狀復(fù)雜或者無(wú)法使用硬度計(jì)檢測(cè)的工件，可用硬度筆進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.硬度層深度檢測(cè)

感應(yīng)加熱表面淬火齒輪的硬化層深度，目前絕大多數(shù)是通過(guò)切割樣件規(guī)定的檢驗(yàn)部位來(lái)測(cè)量。使用砂輪切割機(jī)或線割機(jī)切割樣件。

1）硬化區(qū)尺寸的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

a.金相法 對(duì)于中碳鋼，從工件表面100%馬氏體測(cè)至50%＋50%托氏體為止。

b.硬度法 根據(jù)GB5617-1985《鋼的感應(yīng)淬火或火焰淬火后有效硬化層深度的測(cè)定》，以極限硬度為基準(zhǔn)的硬化層深度的測(cè)量方法，簡(jiǎn)稱硬度法。

2）齒輪硬化區(qū)及局部硬化層深度與零件形狀的關(guān)系

a.模數(shù)m≤4mm的非滲碳齒輪，允許全齒硬化，齒底要求有≥0.5mm的齒輪采用同時(shí)加熱一次淬火時(shí)，在齒根部分允許時(shí)有1/3的齒高不硬化，在此單齒連續(xù)淬火時(shí)，齒根部分允許有≤1/4齒高不硬化。

b.模數(shù)m=4.5-6mm的齒輪采用同事加熱一次淬火時(shí)，其齒縱剖面的中心硬化層深度允許為端面硬化層深度的2/3以上。