礦用截齒套的中頻感應(yīng)淬火處理

引言
　　截齒套是用來裝夾煤炭行業(yè)中截割煤層的采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)刀具―截齒的礦用零件，由于工礦條件復(fù)雜，截齒不斷地沖擊和磨損截齒套，導(dǎo)致截齒套折斷及過度磨損失效，且截齒套更換困難、增大成本、消耗時間、耽誤生產(chǎn)。長期以來，截齒套生產(chǎn)廠家一直都在努力提高截齒套的質(zhì)量，從而提高截齒套的壽命，重點就是提高沖擊韌性及增加耐磨性。利用傳統(tǒng)的整體調(diào)質(zhì)處理，采用合適的淬火和回火溫度，可以提高截齒套的韌性，明顯改善截齒套的抗沖擊能力，但由于工藝的局限，隨著截齒套韌性的提高，不可避免地使截齒套的硬度降低，這樣一來，截齒套的內(nèi)孔耐磨性就會下降，這就從另一個方面降低了截齒套的使用壽命。
　　1 截齒套的基本形狀、材料及技術(shù)要求
　　該型號截齒套材料要求為30CrMnSiA，內(nèi)孔及頂端面淬硬層深度≥2mm，基體調(diào)質(zhì)硬度HRC38～42，內(nèi)孔表面硬度≥50HRC，基體沖擊強(qiáng)度≥49J/cm2。
　　2 中頻感應(yīng)淬火設(shè)備及淬火參數(shù)
　　設(shè)備型號與名稱：GCK10120感應(yīng)淬火機(jī)，淬火介質(zhì)：專用淬火液，冷卻方式：水冷，截齒套淬火部位：φ64圓端面及φ35內(nèi)孔，將截齒套放在回轉(zhuǎn)臺上并固定，開啟回轉(zhuǎn)臺進(jìn)行勻速旋轉(zhuǎn)，將感應(yīng)圈放置到位并開啟加熱，加熱時間20秒，停止加熱后迅速冷卻。
　　3 感應(yīng)淬火后截齒套性能
　　3.1 端面、內(nèi)孔表面淬硬層深度和硬度
　　將淬火后的截齒套切割取樣制備，進(jìn)行硬度及淬硬層深度檢測，其結(jié)果見表1，從表1可以看出，端面的淬硬層深度比內(nèi)孔的淬硬層深度要大，這是由于內(nèi)孔感應(yīng)器和端面感應(yīng)器同時加熱造成的，端面獲得的熱量比內(nèi)孔獲得的熱量要多，所以淬硬層比較深。其硬度硬度值都大于技術(shù)要求的50HRC，說明淬火的效果比較理想。
　　3.2 淬硬層、基體和過渡區(qū)的金相組織
　　按標(biāo)準(zhǔn)取樣并制備，進(jìn)行金相組織觀測，淬硬層、基體和過渡區(qū)的顯微組織如圖2。
　　從圖2的金相組織照片上可以看出，淬硬層的金相組織為：馬氏體+少量殘余奧氏體，組織很細(xì)微；基體的金相組織為：回火索氏體，組織較細(xì)；過渡區(qū)的金相組織為：淬硬層組織+基體組織，界線分明。淬硬層以馬氏體為主，其硬度大于50HRC，基體組織為回火索氏體，說明其韌性十足，而過渡區(qū)界線分明，很窄，這是一種非常理想的組織狀態(tài)。
　　3.3 截齒套基體的沖擊功和硬度
　　為了檢驗截齒套經(jīng)感應(yīng)淬火產(chǎn)生一定厚度的硬層后，沖擊韌性是否發(fā)生變化，按標(biāo)準(zhǔn)取樣制備，進(jìn)行沖擊功和基體硬度試驗，結(jié)果如表2。
　　從試驗結(jié)果來看，經(jīng)中頻感應(yīng)淬火的截齒套沖擊強(qiáng)度在50J/cm2以上，而用通常工藝調(diào)質(zhì)處理后，如果硬度達(dá)到表面要求的50HRC，其沖擊強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于50J/cm2，從而易出現(xiàn)斷裂的情況，不能保證截齒套的使用要求。而經(jīng)過中頻感應(yīng)淬火的截齒套的基體硬度也能保證在HRC38～42這個范圍之內(nèi)，其原因是當(dāng)截齒套端面和內(nèi)孔同時進(jìn)行高頻淬火加熱時，內(nèi)孔壁距離感應(yīng)器最近，此處的溫度最高，達(dá)到淬火溫度，由于強(qiáng)烈的熱傳遞，使得外層也被加熱到一定的溫度，從而使這部分受到熱影響的區(qū)域產(chǎn)生組織轉(zhuǎn)變，且基體硬度處于要求范圍之內(nèi)，故在不影響沖擊韌性的前提下提高了內(nèi)孔及端面的硬度。
　　4 結(jié)論
　　通過以上試驗數(shù)據(jù)得知，經(jīng)高頻感應(yīng)淬火后的截齒套的硬度、沖擊韌性及金相組織都非常理想，截齒套的端面和內(nèi)孔都有一定深度的高硬層，可以提高截齒套的耐磨性，而基體的韌性相對于普通調(diào)質(zhì)處理的截齒套有明顯提高，保證截齒套能承受更大的沖擊力而不會斷裂，這樣就保證了截齒套有良好的使用性能，且壽命也會提高，其經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。