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某軍工產(chǎn)品三角花鍵材料為調質45鋼，硬度為17-27HRC，采用滾壓加工方法制造。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，由于選材和熱處理工藝缺陷，滾壓輪壽命不高，低于1000件/副，嚴重制約軍工生產(chǎn)；并且由于滾壓輪工作壽命低；使其生產(chǎn)成本過高，難以維持正常生產(chǎn)。經(jīng)分析缺陷產(chǎn)生的原因，發(fā)現(xiàn)采用9SiCr鋼做原材料，經(jīng)高頻加熱設備熱處理后，性能優(yōu)良，滿足了生產(chǎn)要求。
滾壓輪工作時在轉動的同時擠壓工件加工，使工件表面產(chǎn)生塑性變形，產(chǎn)生三角形齒。滾壓輪齒部位工作中承受擠壓應力和彎曲應力，同時承受振動沖擊載荷，因而工作部位受到?jīng)_擊彎曲應力和沖擊擠壓應力作用。另一方面，滾壓輪高速循環(huán)滾壓轉動還承受疲勞應力作用，易于產(chǎn)生疲勞斷齒。在工作中，滾壓輪和工件間相互摩擦。因此，要求滾壓輪具有高強度、硬度，良好的斷裂韌度、疲勞強度，以及良好的耐磨性能。
分析表明，高合金鋼Cr12MoV鋼具有上述綜合性能，但研究發(fā)現(xiàn)，Cr12MoV鋼共晶碳化物不均勻性較高，直接影響其抗脆斷能力。9SiCr鋼屬于過共析低合金工具鋼，具有滾壓輪要求的力學性能。該鋼碳化物分布均勻細小，網(wǎng)狀碳化物析出傾向低，淬透性能良好，回火后組織和硬度穩(wěn)定，承載能力高，適于等溫淬火強化；另外，9SiCr鋼價格為Cr12MoV鋼的55%-60%，價格成本低也是其優(yōu)勢之一。唯一不足是9SiCr鋼脫碳敏感性高，此點在熱處理工藝中采取保護加熱等工藝措施可予以避免。因此，采用9SiCr鋼制作三角花鍵滾壓模。
滾壓模熱處理包括預備熱處理和終熱處理。經(jīng)預備熱處理后理想的組織為無網(wǎng)狀碳化物，碳化物分布細小均勻。經(jīng)比較分析，采用調質處理作預備熱處理工藝。工藝為：采用高頻加熱設備進行800-900℃的加熱后淬油，油冷至150℃；然后進行760℃的回火熱處理。工件硬度控制在240HBW左右。
9SiCr鋼調質處理后，無網(wǎng)狀碳化物，碳化物呈彌散均勻圓整分布，提高了工件耐磨性，同時為終熱處理作好準備。終熱處理為850℃奧氏體化，晶粒度達12級。因加熱溫度低，使大量彌散碳化物保留，其奧氏體碳質量分數(shù)≤0.6%，等溫后形成的馬氏體微觀結構以位錯為主，從而使材料的強度和韌性得到很好的匹配。雖然低溫加熱使殘留奧氏體減少，但對提高工件耐磨性有利。
采用此工藝進行熱處理，工件性能優(yōu)良，工件平均壽命達7000件/副以上，滿足了技術要求和軍工生產(chǎn)需求。
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