遼寧鑄造消除裂紋的改進(jìn)措施

根據(jù)一次驗(yàn)證的結(jié)果，淬火后冷處理前100℃開(kāi)水預(yù)回火1h與180℃油爐預(yù)回火1h均取得了相同的結(jié)果，但100℃開(kāi)水預(yù)回火1h消除應(yīng)力的效果不如180℃油爐預(yù)回火1h，故選定“淬火＋180℃油爐預(yù)回火1h＋冷處理＋回火”工藝方案。為確保產(chǎn)品最終獲得極少量殘留奧氏體，保證尺寸穩(wěn)定性，對(duì)淬火工藝及淬冷至冷處理的時(shí)間間隔作了一些改進(jìn)，并進(jìn)行了二次、三次工藝驗(yàn)證試驗(yàn)。

（1）淬火工藝的改進(jìn)

資料介紹，GCr15鋼淬火溫度范圍在810～860℃，一般采用830～860℃，當(dāng)淬火溫度低于810℃，溶入奧氏體中的碳量?jī)H為鋼中含碳量的37%，溶入奧氏體中的鉻量也僅為鋼中含鉻量的36%，從而使得奧氏體中碳及鉻含量不足，達(dá)不到硬度及淬透性的要求，對(duì)鋼的強(qiáng)度和疲勞壽命十分不利。但若淬火溫度高于860℃，碳化物溶解過(guò)多，會(huì)引起過(guò)熱，使奧氏體晶粒粗大，淬火后得到粗針狀馬氏體，造成殘留奧氏體的增加，導(dǎo)致強(qiáng)度、韌性和使用壽命降低。為盡量減少零件淬火后的殘留奧氏體量，將淬火溫度由（850±10）℃降為（840±10）℃，并適當(dāng)縮短保溫時(shí)間。這樣可減少溶入奧氏體中的碳和合金元素，降低奧氏體的穩(wěn)定性，從而減少淬火后殘留奧氏體量。

（2）縮短淬冷到冷處理的時(shí)間間隔

冷處理效果取決于冷處理溫度和淬冷到冷處理的停留時(shí)間。冷處理溫度主要是根據(jù)鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變終止點(diǎn)（Mf）、淬火組織中殘留奧氏體含量、冷處理對(duì)力學(xué)性能的影響、零件的技術(shù)要求和形狀復(fù)雜情況而定。GCr15鋼在加執(zhí)到正常淬火溫度后連續(xù)冷卻到低溫時(shí)，馬氏體轉(zhuǎn)變終止點(diǎn)（Mf）在-70℃左右，低于Mf的深冷處理，對(duì)減少殘留奧氏體的效果并不顯著，不僅不能顯著減少殘留奧氏體含量，還會(huì)加大零件內(nèi)應(yīng)力，引起超顯微裂紋，從而降低疲勞壽命和沖擊韌性，故此選用溫度可達(dá)-78℃干冰酒精溶液。

零件從淬冷到冷處理之間的停留時(shí)間越短，冷處理效果越好，停留時(shí)間過(guò)久，易出現(xiàn)殘留奧氏體的陳化穩(wěn)定，降低冷處理效果。但形狀復(fù)雜的零件淬冷到室溫后立即進(jìn)行冷處理會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂，對(duì)控制閥芯這種形狀復(fù)雜的零件來(lái)說(shuō)，由于含鉻量高，淬透性好，加之它的殘留奧氏體不易趨于穩(wěn)定，故可采取“淬火+立即回火+冷處理+低溫回火”工藝規(guī)范。淬火工件冷處理前在常溫下允許停留的時(shí)間決定于鋼的奧氏體穩(wěn)定化敏感程度，GCr15鋼屬中等殘留奧氏體穩(wěn)定化程度的鋼，在室溫下允許的停留時(shí)間為2～3h，為保證冷處理效果，經(jīng)試驗(yàn)，閥芯從淬冷到180℃油爐預(yù)回火1h再水冷進(jìn)入冷處理完全可控制在2h以內(nèi)，大限度地減少殘留奧氏體的陳化穩(wěn)定。

冷處理后零件放在空氣中恢復(fù)到室溫后立即進(jìn)行回火，否則也會(huì)導(dǎo)致零件開(kāi)裂。一般從深冷處理后至回火的停留時(shí)間不應(yīng)超過(guò)4h。

（3）回火工藝的改進(jìn)

GCr15鋼淬火組織中存在兩種亞穩(wěn)定組織—馬氏體和殘留奧氏體，有自發(fā)轉(zhuǎn)化或誘發(fā)轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定組織的趨勢(shì)。同時(shí)，零件在淬火后處于高應(yīng)力狀態(tài)，在長(zhǎng)時(shí)間存放或使用過(guò)程中，容易引起尺寸改變，喪失精度，甚至開(kāi)裂。而回火可以消除殘留應(yīng)力，防止開(kāi)裂，并能使亞穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)穩(wěn)定的組織，從而穩(wěn)定尺寸，提高韌性，獲得良好的綜合力學(xué)性能。GCr15鋼經(jīng)-78℃，1h深冷處理后在200℃左右回火6h以上可將殘留奧氏體量控制在3%左右，所以為獲得極少量的殘留奧氏體量，保證零件尺寸穩(wěn)定性，在保證硬度要求的前提下將回火溫度提高到200℃，并進(jìn)行兩次回火，回火時(shí)間延長(zhǎng)到8h，使其尺寸更加穩(wěn)定。

（4）改進(jìn)后工藝驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)改進(jìn)后的工藝進(jìn)行了兩次工藝驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果如下：

一次：840℃淬火+180℃油爐預(yù)回火1h+冷處理1h+200℃油爐回火兩次（4h+4h），淬冷到冷處理間隔時(shí)間2h，金相組織檢測(cè)如圖7所示（破試兩件零件）。