淺析強力螺栓滾絲輪高頻爐熱處理工藝

滾絲輪是加工（螺栓）螺紋的工具，刀具材料為Cr12MoV鋼。滾絲輪高頻爐熱處理后不再加工，其技術要求嚴格。滾絲輪除要求高強度、高硬度和高耐磨性外，還要求螺紋表面粗糙度低和刀具變形微小。一級精度螺紋表面粗糙度值R不高于0.40um，外徑徑向圓跳動≤0.03mm；寬度≤50mm時，中徑和外徑的變形量≤0.04mm， 寬度>50mm時，變形量≤0.05mm。滾絲輪高頻爐熱處理后工件硬度為59-62HRC。生產中發現，滾絲輪經高頻爐加熱處理后，時常出現牙面磨損剝落現象，以及發生崩牙、倒牙失效破壞，造成工件報廢。為此，對失效滾絲輪進行了檢驗和分析，并提出了工藝改進措施，取得了良好效果，并應用于生產中。

檢驗發現，滾絲輪斷裂件金相組織中殘留奧氏體量過多，體積分數達35%，因而使滾絲輪強度硬度不足，導致工件過早失效。滾絲輪在高頻爐熱處理加工螺紋時，其崩牙部位均在與螺栓接觸的第一圈螺紋處，且大多崩牙出現在動輪上。Cr12MoV鋼屬于萊氏體鋼，其缺點是碳化物偏析較嚴重，其材料性能隨碳化物分布不同變化較大；若滾絲輪高頻爐熱處理工藝操作不良，易出現磨損剝落和倒牙、崩牙失效破壞。倒牙多由于工件牙齒強度不足，脫碳或硬度低所致；而崩牙大多數是因為滾絲輪牙部韌性低、硬度過高以及端面圓跳動量過大造成的。分認為，要提高滾絲輪力學性能和工作壽命，必須提高其牙齒的強度和韌性。一方面要減少工件中的殘留奧氏體量，同時采用提高滾絲輪強度和韌性的高頻爐熱處理工藝。生產試驗和實踐表明，滾絲輪（Cr12MoV鋼）加熱溫度越高，保溫時間長，則溶入奧氏體中的碳與合金元素越多，加熱后工件馬氏體強度也越高。另一方面，減少Cr12MoV鋼在奧氏體穩定區的停留時間（540℃），有助于減少奧氏體穩定化，Cr12MoV鋼在260℃停留一段時間，可提高其工件的沖擊韌度。

綜上分析，提出了Cr12MoV鋼滾絲輪改進高頻爐熱處理工藝。經該工藝處理后，滾絲輪硬度為61-62HRC。生產應用表明，最高使用壽命達4.18萬件，為傳統工藝工件的5倍多，滾絲輪平均使用壽命達3萬件以上，約為原工藝滾絲輪工作壽命的4倍左右，其技術經濟效益顯著。生產中應當注意的是，滾絲輪刀具加熱中應嚴格防止氧化脫碳缺陷。較好采用高頻爐熱處理，或者采用可控氣氛熱處理或其他保護措施加熱，以免刀具出現氧化脫碳缺陷使其耐磨性下降，從而導致其工作壽命下降。