最近熱處理車間來了兩件材料為18Cr2Ni4WA的主軸要求滲碳淬火，外圓點劃線部位硬度要求58～62HRC，層深1.8～2.0mm，內孔硬度要求大于48HRC。滲碳淬火后硬度高，校直難度大，加大該件開裂風險。工件主要尺寸如圖1所示。
圖 1
1.滲碳
該工件滲碳工藝如圖2所示。
圖 2
該工件滲碳前留量及滲碳后變形量如表1所示。
表 1
部位 | 直徑留量/mm | 滲碳后變形/mm |
滲碳圓 | 2.5±0.1 | 外圓跳動6～7 |
非滲碳圓 | 10±0.2 |
該件實際滲碳層深3.5mm，滲碳后要進行兩次高溫回火，目的是使碳化物聚集，減少后續淬火的殘留奧氏體，使淬火時硬度提高；該件滲碳后變形大，將工件校直到1mm左右，以滲碳外圓為基準加工其他部位。
2.淬火
因該件中間為通孔，且孔直徑較小，油淬時內孔壓力太大，操作人員和油池都存在必然的危險。現采取水淬油冷工藝，淬火過程要嚴格控制水淬時間與出油時工件溫度，該件淬火后就要及時校直，以免回火后殘留奧氏體充分轉變硬度升高和回火溫度低增加校直風險。
水淬油冷時不能用滲碳爐托盤，因為多次滲碳后托盤水淬時容易開裂，所以針對此件制作專用起吊工裝，為了減小淬火后變形，我們決定在右端φ175mm尺寸處進行起吊，工裝如圖3所示。
圖 3
注：將主軸小徑端從尺寸φ200mm穿下，通過φ90mm雙孔穿杠子進行起吊淬火。
淬火工藝如圖4所示。
圖 4
第一件淬火，水冷時間壓縮到1min，油冷8min，淬火后變形及校直情況如表2所示。
表 2
測量φ175mm位置 | 左端/mm | 中間/mm | 右端/mm |
校直前 | +0.5 | +1.1 | +0.7 |
校直后 | +0.1 | +0.35 | +0.1 |
該工件160℃×15h回火后，硬度僅50～52HRC，之后將該件-80℃×3h冷處理，140℃×15h 消應力后，硬度可達57HRC。
因第一件淬火后實測硬度偏低，第二件水冷時間加大到1.5min，油冷8min，淬火后變形如表3所示。
表 3
測量φ175mm位置 | 左端/mm | 中間/mm | 右端/mm |
校直前 | +0.6 | +1.5 | +0.8 |
校直后 | +0.1 | +0.30 | +0.1 |
該件160℃×15h回火后，硬度僅52～54HRC，之后將該件-80℃×3h 冷處理，140℃×15h 消應力后，硬度可達57～61HRC。
3.結果分析
（1）雖然該件硬度稍低于圖樣要求，但相差不大，因為滲碳淬火碳化物相比其他淬火耐磨，因此不影響后續使用。
（2）從這兩件工件的滲碳淬火過程積累了此材料此類件后續滲碳淬火經驗。
作者：葛花榮，周峰
單位：中冶陜壓重工設備有限公司
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