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CrMo钢-40Cr合金钢用于斗轮轴
作者:上海聚晋实业有限公司     点击:2025     发布时间:2011-09-13

斗轮堆取料机是散料装卸设备,在电厂、矿山、港口等地应用广泛。而斗轮轴则是斗轮驱动机构的重要零件,连接驱动电机和斗轮主体,因此斗轮轴质量将会直接影响斗轮堆取料机的取料作业。下面对斗轮轴两种材质(45钢和40Cr合金钢)的性能加以分析和比较,对斗轮轴采用40Cr合金钢材质的热处理工艺加以阐述和分析。斗轮轴材质选用斗轮轴是斗轮堆取料机上关键零件,使用条件需满足长期连续运行的要求,且为重型工作制,受扭转力矩及一定的冲击负荷。因此,需要具有良好的综合力学性能,较高的强度和较好的冲击韧性。斗轮轴技术要求为230~285HB。45钢是优质中碳结构钢,强度较高,塑性和韧性尚好,用于制作承受载荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件,以及对心部强度要求不高的表面淬火件,但水淬时有形成裂纹的倾向。不同的钢种,接受淬火的能力不同。钢的淬透层深度愈大,表明该钢种的淬透性愈好。淬透性不同的钢,淬火后得到的淬透层深度、金相组织以及沿截面分布的力学性能都不同。以回火至同一硬度水平来比较,淬透性大的钢,其力学性能沿截面是均匀分布的;而淬透性小的钢心部力学性能低。零件尺寸越大,内部热容量越大,淬火时零件冷却速度越慢,因此,淬透层越薄,性能越差,这种现象 叫做“钢材的尺寸效应”,但是淬透性大的钢材尺寸效应不明显。40Cr合金钢是低合金结构钢,从铁碳合金相图看,40Cr合金钢属于亚共析钢,缓冷到室温后的组织为铁素体+珠光体,Cr能强化铁素体及形成碳化物,增加钢的淬透性,提高钢的强度、硬度和回火稳定性。40Cr合金钢具有很高的强度、良好的塑性和韧性,即具有优良的机械性能。而45钢的淬透性低,因此,斗轮轴的材质选用40Cr合金钢。斗轮轴热处理工艺钢的正火是把钢加热到临界温度Ac3或Acm线以上,保温一定时间后,在空气中冷却。由于冷却速度稍快,组织中的珠光体量相对较多,且片层较细密,细化晶粒,改善组织,消除网状碳化物。但40Cr合金钢锻后正火或不正火,其调质硬度和金相组织基本一致,而且切削加工性能相差不大。在调质热处理时,严格执行操作规则,淬后及时回火,可避免断裂现象和保证变形在允许范围内。因此,对斗轮轴不进行正火工艺,从而减少了加工制作成本且不会降低斗轮轴的综合力学性能。40Cr合金钢属于亚共析钢,40Cr合金钢的原始组织是球状珠光体,球状的接触面积小,同时Cr能阻碍碳的扩散,Cr自身扩散速度慢,为获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织,使用立式电炉将40Cr合金钢斗轮轴淬火,选择上限加热温度,采用冷却速度快的水介质。为使40Cr合金钢斗轮轴既有较高的强度又有良好的塑性和韧性,使用立式电炉进行高温回火,获得回火索氏体组织。为使应力重新分布而得到校正,使用锤击法校直,锤击从凹点开始向两相对方向有规则的移动,用力均匀,不可过大,以防将斗轮轴表面击出凹痕。斗轮轴直径较大并具有台阶,考虑到淬透影响,应先粗车成型,然后调质。综上所述,制定如下工艺路线。斗轮轴制作工艺路线:下料—锻压—气切—粗车—调质—校直—精车—成品。结束语40Cr合金钢材质及工艺的斗轮轴在公司多台斗轮堆取料机上使用,用户反馈良好,此斗轮轴达到国家规定的强度和硬度要求,保证斗轮堆取料机在较复杂的工况下正常作业,以满足用户的要求。随着科学技术的不断进步和科研技术人员的不断摸索,斗轮轴作为斗轮堆取料机的核心部件,在材质的选择及热处理的工艺上也更加合理、更加优化,为企业降低成本、提高设备质量打下坚实的基础。
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