9SiCr钢制搓丝滚轮采用高频淬火炉进行热处理的工艺分析

随着铁路运输的不断发展,需要越来越多的用于水泥轨枕上的螺旋道钉。铁道钉下部为牙距6mm的冷搓公制螺纹,用于搓制这种螺纹的圆搓丝滚轮的外径为直径307mm,厚度为105mm,内孔径为直径150mm,牙距为6mm,牙高为3.68mm,材料为9SiCr或Cr12MoV,每台搓丝机每班搓1万件左右,工作条件相当恶劣。因此,对搓丝滚轮的要求比较高,以往每副搓丝滚轮只能搓2000件就报废了,致使圆盘式搓丝机无法投入正常生产,经试验研究,采用高频淬火炉对搓丝滚轮进行热处理,使滚模的寿命由几十件提高到7万件左右,满足了生产需要。

在试验中,分析了原工艺处理的滚丝轮报废形式主要是牙部脆断,成块崩掉,说明韧性太低。为了提高韧性,第一步应用高碳钢低温短时间加热淬火的理论,降低淬火温度20℃左右,减少加热时间1/3,从而增加组织中板条马氏体的数量,保持比较细小的晶粒,这样处理后的圆搓丝滚轮的寿命提高到2万件左右。第二步采用高频淬火炉进行等温淬火,以高碳贝氏体组织代替片状马氏体,效果十分显著,圆搓丝滚轮的寿命一下提高到7万件,试验数据见下表。

圆搓丝滚轮热处理工艺


序号 材料 热处理规范 使用寿命/万件 失效形式
1 Cr12MoV 600℃预热,1000℃加热,淬油,400℃回火 0.2 崩牙
2 9SiCr 600℃预热,860℃加热,淬油,230℃回火 0.3 崩牙
3 9SiCr 600℃预热,830℃加热,淬油,250℃回火 2.2 疲劳损坏,少量崩牙
4 9SiCr 600℃预热,860℃加热,220℃等温淬火,340℃回火 3 疲劳损坏,少量崩牙
5 9SiCr 600℃预热,860℃加热,210℃等温淬火,250℃回火 7 疲劳磨损

通过试验有如下几点体会。

1)高碳钢的低温短时间加热淬火,对于提高钢的韧性确有效果,尤其对于主要是滚压螺纹的工具使用寿命可以稳定地提高。

2)等温淬火后的工件内应力小,可以减少变形和裂纹。以往的技术资料只推荐小于M6的小型搓丝板和直径较小的滚丝轮才可以等温淬火,看来值得商讨。本例实践证明,直径307mmx105mm,牙距6mm的大型圆搓丝滚轮也可以等温淬火,并取得了显著的效果。

3)用9SiCr钢代替Cr12MoV钢制造搓丝、滚丝等工具是完全可行的。只要热处理工艺得当,可节约材料费50%,提高工具寿命数倍。

本文简单介绍了9SiCr钢制搓丝滚轮的高频热处理工艺,许多厂家采用上述工艺进行热处理,生产出来的搓丝滚轮质量良好,使用寿命大大提高,满足了工作要求。

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