GCr15刮油辊表面感应淬火优化

刘卫华

常州宝菱重工机械有限公司 江苏常州 213019

1 序言

图1 刮油辊断裂现象

2019年，常州宝菱重工机械有限公司承接一批刮油辊备件合同，据了解此刮油辊在用户使用过程中出现了断裂现象，如图1所示。由于工件辊身部位有效尺寸仅12mm，GCr15材质一般中频感应淬火有效淬硬层深度在8～10mm，几乎整体淬硬，基体韧性不足，使用过程受较大载荷情况下易引起开裂[1]。因此，本次刮油辊生产通过表面淬火工艺参数的优化，目标是将有效淬硬层深度控制在3mm左右。

2 毛坯改善

刮油辊毛坯采用GCr15材质，首先对毛坯进行金相组织检测，如图2所示，组织为珠光体+白色网状碳化物，存在粗晶现象。

对毛坯进行组织细化改善处理，选用900℃正火+790℃球化退火处理，处理后金相检测发现组织得到细化改善，但是碳化物颗粒呈聚集状、半网状、网状分布，碳化物网状级别＞3级，不符合标准要求（见图3）。

图2 毛坯组织

图3 正火+退火组织

再次进行940℃感应淬火+790℃退火细化处理，金相检测碳化物网状级别为3级（见图4）[2]，符合标准要求。毛坯组织得到明显改善，合格后进行调质预处理，基体硬度控制在40～45HSD，目的是为后续表面感应淬火做好组织准备。

图4 淬火+退火组织

3 淬火过程

刮油辊中频连续感应淬火过程选用了两个淬火速度，分别为2mm/s、3mm/s，进行数据对比。淬火+340℃回火后硬度基本在74～76HSD之间，取截面试块进行硬度梯度及淬火表面金相检测。硬度梯度如图5所示，表面金相组织如图6所示。

从淬硬层深度曲线得出，在2mm/s感应淬火移动速度下，淬硬层深度约3.5mm；在3mm/s淬火移动速度参数下，淬硬层深度约3.0mm。

图5 刮油辊淬硬层深度曲线

图6 表面金相组织（500×）

GCr15刮油辊中频感应淬火后表面组织为回火隐晶马氏体+碳化物+少量残留奥氏体[3]，组织较细，为正常淬火组织。

4 结束语

通过高温淬火+球化退火处理可有效改善GCr15刮油辊毛坯组织状况，为后续热处理做好准备。

淬火采用2mm/s淬火移动速度，淬硬层深度约3.5mm，满足刮油辊≥2.0mm的技术要求，且有效降低淬硬层深度，减少淬火对基体组织的影响，保证基体韧性，确保工件的使用性能。

首批次生产的刮油辊均按此工艺参数进行生产，工件在用户现场取得了良好的使用效果，获得了用户的良好评价。