火车轮锻件脱碳的危害及防止措施

2018-09-05 18:11:41 山西中信火车轮厂 22

       火车轮锻件脱碳的危害

       1.火车轮锻件表面脱碳使其表面硬度下降,强度和耐磨性降低,严重的脱碳在锻造时会产生龟裂;超过锻件加工余量的脱碳层,会影响零件的使用性能。所以,重要的零件和精密模锻件是不允许存在有脱碳层的,故需要采用无氧化和无脱碳的加热。

       2.脱碳使钢锻件疲劳强度降低,可导致零件在使用中过早发生疲劳损坏,所以轿车发动机连杆工字型杆部对脱碳层深度有严格要求,一般要求≤0.15mm,甚至≤0.lmm,因为脱碳层深度直接彩响连杆的疲劳强度。

       3.钢表面脱碳以后,由于表层与心部的组织不同而线膨胀系数不同,淬火时发生不同的组织转变及体积变化而引起很大的内应力,同时,表层经脱碳后强度下降,使零件淬火时有产生裂纹的可能。

       影响火车轮锻件脱碳的因素

       脱碳和氧化一样,既是化学作用过程,又是原子的扩散过程,所以影响脱碳的主要因素是被加热金属化学成分和加热环境(如炉气成分、加热温度、加热时间)两方面因素的影响,即内因和外因。

       1.钢中的化学成分:钢的含碳量越多,脱碳层也越深。合金元素中,W、Al、SI、Co等元索促使脱碳增加,而Cr、Mn等元素则阻止脱碳,Ni和V对钢的脱碳没有影响。

火车轮锻件

       2.炉气成分

       炉气成分中的氧化性物质(二氧化碳、氧气和水等)越多,脱碳越严重,其中脱碳能力最强的是H20(汽),但是当燃料在过剩空气中燃烧,较多较快的形成氧化皮后,会阻碍碳的扩散,此时脱碳倾向则减弱。炉内空气不足时,在燃烧产物中会出现氢气,当燃料含有较多水分时,这种氢和水蒸气的并存,有强烈的脱碳作用,一般在中性介质或弱氧化性介质中加热可减少脱碳。

       3.加热温度和加热时间

       —般来说,随着加热温度的升髙和加热时间的延长,都将加剧脱碳的倾向。但是钢在700℃~1000℃时,表面形成的氧化皮能阻碍碳的扩散,减弱脱碳程度,当温度再上升时,随着碳扩散的速度增大,氧化皮也失去保护作用,脱碳层进一步加深,这时脱碳比氧化更激烈,如GCrl5钢。加热到1100℃~1200℃时,将产生强烈的脱碳。加热时间越长,脱碳层也越深。但不是成正比的,当超过一定数值后,脱碳深度的增加就逐渐减弱,这时脱碳比氧化更激烈,试验指出,高速钢在1000℃的高温下经过0.5h,其脱碳层深度为0.4mm,保温4h后为1.0mm,保温12h后仅为1.2mm;若将加热温度升到1050℃,则脱碳层深度增到2mm。

       防止火车轮锻件脱碳的措施,具体措施如下:

       1.尽可能采用快速加热法,控制加热温度和加热时间,尤其是高温下的停留时间要尽量缩短。

       2.在保护性气体或可控气氛中加热,可以得到不脱碳或少脱碳的金属表面。所谓可控气氛,就是通过调节二氧化碳、一氧化碳、水、氢气相对含最,使碳和脱碳气体的氧化-还原反应的方向得到控制,达到减少脱碳目的。

       3.加热前坯料表面喷刷使脱碳气体不能浸透的保护涂层。如石墨粉与水玻璃混合剂,硼砂水浸液,玻璃粉涂料等,均可收到一定的效果。