Afschrikken met water vs. afschrikken met olie: wat is het verschil voor 35CrMo staal?

35CrMo staal, een veelgebruikt materiaal in de onderdelen van ons bedrijf, wordt meestal afgeschrikt en ontlaten door middel van oliekoeling of afschrikken in water met oliekoeling. Maar sinds de multifunctionele oven van de productielijn in gebruik is genomen, is deze niet in staat om het proces van olie koelen met water afschrikken te voltooien.

Als gevolg hiervan vertonen de met olie geharde werkstukken, vooral die met gewalste staven zonder oppervlaktebehandeling, een lage hardheid en voldoen ze niet aan de tekenvereisten. Dit vereist een tweede afschrikfase, wat de prestaties van de onderdelen negatief beïnvloedt, de productiekosten verhoogt en tot onnodige verliezen leidt.

Uit een analyse is gebleken dat de lage hardheid voornamelijk te wijten is aan een te lage koelsnelheid. Op basis van relevante gegevens en de productie-ervaring van andere warmtebehandelingsinstallaties kan het koelen van de 35CrMo stalen staven met pekel de koelsnelheid verhogen.

Aangezien ons bedrijf nog niet eerder het afschrikken met water heeft gebruikt bij de productie van 35CrMo stalen staven, moeten we zowel de afschrikmethode met water als de afschrikmethode met olie testen en hun mechanische eigenschappen vergelijken voordat we besluiten om het afschrikken met water toe te passen voor 35CrMo stalen staven.

1. Bepaling van testplan

(1) Testmaterialen

Het testmateriaal is 35CrMo stalen staaf geproduceerd door ons bedrijf (φ 60 mm), zie Tabel 1 voor de chemische samenstelling.

Tabel 1 Chemische samenstelling van 35CrMo Stalen staaf (Massa-analyse) (%)

(2) Testinstrumenten en -apparatuur

De productielijn voor multifunctionele testapparatuur voor ovens is afgebeeld in figuur 1. De elektronische universele testmachine wordt bestuurd met de Rockwell hardheidsmeter en de CMT8202 microcomputer.

Fig. 1 Multifunctionele ovenproductielijn

(3) Testmethode

De test bestaat uit twee delen: een vergelijking van de diepte van de uitgeharde laag tussen twee afschrikmethoden.

De monsters van beide afschrikmethoden ondergaan een trektest en de resultaten van hun treksterkte en rek worden vergeleken.

2. Analyse van testproces en -resultaat

2.1 Hardingsdiepte

Neem een φ60mm staaf als testmonster en doof af in olie en in water.

(1) Olie afschrikproces

Afharden bij 860 ℃, 45 minuten vasthouden, olie afkoelen tot 150 ℃;

Temper op 200 ℃, houd 180 minuten vast en laat aan de lucht afkoelen tot kamertemperatuur.

(2) Blussen met water

Quench op 860 °C, houd 45 minuten vast en koel af met water tot 150 °C.

Verwarm tot 200°C, houd 180 minuten vast en laat afkoelen tot kamertemperatuur.

Er zijn geen doosscheuren waargenomen op het oppervlak van het behandelde monster.

Meet de hardheid van het bewerkte oppervlak om de 2,5 mm van het oppervlak naar het midden, zoals geïllustreerd in afbeelding 2.

De hardheidsresultaten staan in Tabel 2.

Tabel 2 laat zien dat de hardheid na afschrikken in water hoog is en dat de verharde laag diep is.

Fig. 2 Hardheidstest van geharde laag

Tabel 2 Hardheid van geharde laag

2.2 Vergelijking van mechanische eigenschappen

Staven van 35CrMo staal kunnen olie en water doven ondergaan, en de hardheid kan worden aangepast om 28-30HRC te bereiken door de temperatuur aan te passen.

(1) Olieafkoelingsproces

Afharden bij 860 ℃, 45 minuten vasthouden, olie afkoelen tot 150 ℃;

Temperen bij 520 ℃, 90 minuten vasthouden en aan de lucht laten afkoelen tot kamertemperatuur. De procescurve wordt getoond in Fig. 3.

Fig. 3 Olieafkoelingscurve

(2) Blussen met water

Afharden bij 860 ℃, 45 minuten vasthouden, afkoelen tot 150 ℃ met water;

Temperen bij 580 ℃, 90 minuten vasthouden en aan de lucht laten afkoelen tot kamertemperatuur. De procescurve wordt getoond in Fig. 4.

Fig. 4 Waterdampverzadigingscurve

De proefstaaf wordt verwerkt tot een trekmonster voor een trekproef en de resultaten staan in Tabel 3.

Tabel 3 laat zien dat de sterkte na afschrikken in water relatief hoog is en de taaiheid relatief laag, met over het geheel genomen weinig verschil.

Tabel 3 Mechanische eigenschappen

2.3 Resultaatanalyse

Op basis van de testresultaten kan worden afgeleid dat de treksterkte aanzienlijk is verbeterd, maar dat de rek is afgenomen bij dezelfde oppervlaktehardheid. Dit komt door de snelle afkoelsnelheid van het afschrikken met water, wat resulteert in een diep uitgeharde laag en een hoge hardheid.

Deze oplossing biedt een oplossing voor het probleem van onvoldoende hardheid in 35CrMo stalen staven na het afschrikken in olie.

3. Batenanalyse

Door sommige 35CrMo stalen onderdelen te vervangen door een afschrikproces met water kan niet alleen aan de productievereisten worden voldaan en het aantal nabewerkingen worden verminderd, maar kunnen ook kosten worden bespaard. De elektriciteitsbesparing is gelijk aan de elektriciteitskosten voor nabewerking plus de elektriciteitskosten die bespaard worden door het bestaande proces. De berekening is als volgt: Elektriciteitsbesparing = (209 × 1,5 + 78 × 3) × 120 (ca. 120 warmtebeurten van 35CrMo staalproductie per jaar) × 10% × 1,2 + 91 (vermogen van wasmachine) × 0,5 × 120 × 1,2 yuan = 14436 yuan.

Bespaarde arbeidskosten = (bespaarde tijd+reworktijd) × aantal operators × jaarlijkse productieoven × eenheidsprijs van manuur= (0,5+4,5×10%）×2×120×8,571yuan = 1954yuan).

Bespaarde materiaalkosten = (blusolie verlies per oven+verlies reinigingsvloeistof) × jaarlijkse productieverhitting=(50+20) × 120 yuan = 8400 yuan.

Het jaarlijkse totaal is ongeveer 24790 yuan.

4. Conclusie

Staven van 35CrMo staal kunnen worden afgeschrikt met water in plaats van olie.

De hardheid kan niet alleen voldoen aan de eisen, maar heeft ook weinig invloed op de uitgebreide mechanische eigenschappen.

Gerelateerde lectuur: Tabel mechanische eigenschappen metaal

Naast deze voordelen is het herbewerkingspercentage aanzienlijk gedaald, wat leidt tot een verbetering van de arbeidsefficiëntie en een verlaging van de productiekosten. Bovendien leiden het gebruik van een lagere afkoeltemperatuur en de eliminatie van de olierook die vrijkomt bij het afkoelen van het materiaal tot verbeterde economische voordelen, energiebesparingen en minder uitstoot.