18CrNiMo7-6钢热处理状态对电解质量的影响

2019-11-26周大能吴文斌冉启燕范希杰

热处理技术与装备 2019年5期

杨静，周大能，吴文斌，冉启燕，范希杰，杨欢

(重庆红江机械有限责任公司，重庆 402162)

我公司在电解加工某型套筒的进回油孔时发现孔壁表面粗糙度很差，无法满足客户要求，通过反复调试电解参数进行试验仍无法解决，之后对电解部位进行了金相分析，并在电解前采用调质处理，以此对比不同热处理状态对电解粗糙度的影响，最终解决了这一难题，满足了客户要求。本文对上述过程进行归纳总结，分析了上述现象产生的机理，并将电解前调质处理作为解决此类问题的有效方法，为公司解决同类问题提供了依据。

1 试验件及试验方案

1.1试验件

试验材料为18CrNiMo7-6钢，化学成分如表1所示，试验件电解加工部位结构如图1所示。

表1 18CrNiMo7-6钢化学成分光谱分析(质量分数，%)

1.2试验方案

本试验拟对试验件在电解加工参数不变的条件下，改变工件的热处理状态进行电解加工试验，一种是在交货态，即轧退火态，另一种是调质态，对比不同的热处理状态对电解加工的影响。轧退火态试件的金相组织如图2所示，金相组织主要由铁素体和珠光体组成，表面硬度为17～20 HRC。调质后试件的金相组织照片如图3所示，金相组织主要为回火索氏体，表面硬度为25～27 HRC，调质工艺曲线如图4所示[1]。

图1 加工部位形状Fig.1 Shape of processing position

图2 18CrNiMo7-6钢退火态金相组织Fig.2 Microstructure of annealed 18CrNiMo7-6 steel

图3 18CrNiMo7-6钢调质态金相组织Fig.3 Microstructure of quenched and tempered 18CrNiMo7-6 steel

2 电解加工设备及基本原理

2.1电解加工设备

本试验采用的是埃马克CI400电解加工机床，如图5所示，该设备直流电源400～2500 A，电源400～1600 A，加工区域1150 mm×950 mm，夹持区域1300 mm×800 mm×900 mm，加工后工件表面粗糙度可达 Rz 0.2/Ra 0.05(取决于材料)[2]。

图4 18CrNiMo7-6钢调质工艺曲线Fig.4 Quenched and tempered process curves of 18CrNiMo7-6 steel

图5 电解加工机床Fig.5 Electrolytic machining machine tool

2.2电解加工基本原理

电解加工属于电化学加工的一种，它是一种利用电解原理进行加工的技术[3]。在电解加工时，阴极作为刀具和直流电源的负极连接，待加工工件则作为阳极和电源正极相连，两个电极之间充满电解液[4]。在电解液中刀具阴极和工件阳极之间进行电荷交换，阳极工件被溶解，同时电解产物被电解液冲走，直至阳极工件表面形成与阴极刀具型面近似相反的形状为止，此时即加工出所需的零件表面[5]。

3 试验结果及分析

3.1两种热处理状态下的电解加工对比

工件由退火态和调质态经电解后的表面质量如图6、图7所示。

3.2两种热处理状态下的电解结果分析

由图6、图7可以看出，工件在退火态和调质态进行电解，其外观质量有明显不同，退火态电解工件外观粗糙，调质态电解外观光滑。由此可见，工件电解前的热处理状态对电解加工质量有很大影响。18CrNiMo7-6钢退火态是多相组织，有珠光体和铁素体，其中珠光体相的选择性溶解作用较强，而铁素体相的存在，减弱了这种作用，使电流效率降低[6]。另外，两种相的存在，其溶解过程中的电极电位不同，导致工件在电解过程中不能均匀溶解，因此出现电解后表面质量较差的情况[7]。而18CrNiMo7-6钢在调质态仅为单一的回火索氏体组织，电解中溶解条件一致，故表面质量较好。