薄壁套是煤礦挖掘式裝載機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，工作時承受很大的沖擊載荷和摩擦，薄壁套的熱處理質(zhì)量和幾何尺寸精度對其使用壽命有著重要影響。
由于薄壁套在應(yīng)力作用下，熱處理時容易產(chǎn)生幾何尺寸超差，加大了薄壁套的熱處理難度。通過對薄壁套的熱處理工藝進(jìn)行分析試驗，合理制定熱處理工藝方案及工藝參數(shù)，從而控制了薄壁套的熱處理變形。
一、薄壁套技術(shù)參數(shù)
煤礦挖掘式裝載機(jī)的薄壁套，針對不同材質(zhì)（化學(xué)成分見附表），其技術(shù)參數(shù)有如下兩種：
（1）42crmo淬火處理，表面硬度45～50hrc。
（2）38crmoala調(diào)質(zhì)處理+氮化處理，心部硬度240～280hbw，氮化層深0.2～0.4mm，表面硬度970～1100hv。
二、熱處理工藝方案與試驗
1.工藝方案的制定
（1）預(yù)備熱處理毛坯采用調(diào)質(zhì)預(yù)備熱處理方法，主要目的是消除鍛造應(yīng)力，細(xì)化晶粒，均勻組織，改善零件切削性能，降低零件切削應(yīng)力，為下一步熱處理工藝做組織準(zhǔn)備。
（2）時效處理為了消除零件加工過程產(chǎn)生的切削應(yīng)力，在半精加工后增加消除應(yīng)力時效處理并通入氮氣防止氧化，為下一步熱處理降低零件變形量做準(zhǔn)備。
（3）熱處理工藝42crmo鋼薄壁套采用快速加熱至900℃，高溫入爐，860℃保溫淬火。縮短了高溫加熱時間，減少了氧化、脫碳和變形。冷卻介質(zhì)溫度≥100℃，采用垂直、靜止的方式在冷卻介質(zhì)中淬火，并及時回火以消除淬火應(yīng)力。
38crmoala鋼薄壁套使用離子氮化爐氮化，采用一段氮化工藝，減少零件變形。
2.工藝方案試驗
選用實際工件按工藝方案進(jìn)行模擬試驗，嚴(yán)格控制試驗過程，確保各工序質(zhì)量。
原料一般存在較多的冶金缺陷，通過多次反復(fù)墩拔后成形，以達(dá)到消除組織缺陷、細(xì)化晶粒的目的。
（1）熱處理工藝亞共析鋼調(diào)質(zhì)處理的淬火溫度一般為（ac3+30～70）℃，42crmo鋼的ac3溫度約為800℃，故淬火溫度選為850℃，油冷（油溫≥80℃）；620℃回火，水冷，調(diào)質(zhì)處理后金相組織。
38crmoala鋼ac3溫度約為885℃，故淬火溫度選為920℃，油冷（油溫≥80℃）；650℃回火，水冷，調(diào)質(zhì)處理后金相組織如圖3所示。
薄壁套半精加工后的時效處理溫度稍低于調(diào)質(zhì)回火溫度，選580℃，緩慢加熱和冷卻，以避免產(chǎn)生應(yīng)力為原則，并通入保護(hù)氣體防止氧化、脫碳。
42crmo材料薄壁套采用淬火＋200℃低溫回火工藝，38crmoala鋼薄壁套采用離子氮化工藝。
（2）幾何尺寸控制42crmo鋼薄壁套淬火前外圓尺寸控制在φ99.23～φ99.25mm；38crmoala鋼薄壁套氮化前外圓幾何尺寸控制在φ99.90～φ99.95mm。
三、工藝試驗檢查
（1）幾何尺寸變量42crmo鋼薄壁套變形量（單面）≤0.12mm；38crmoala鋼薄壁套變形量（單面）≤0.06mm。
（2）硬度檢測設(shè)備為hr－150、hln－11a、hv－150，42crmo鋼薄壁套外圓、端面硬度為47～49hrc；38crmoala鋼薄壁套氮化層脆性≤2級，硬度為987～1003hv。
（3）金相檢查42crmo鋼薄壁套金相組織為針狀回火馬氏體，如圖4所示；38crmoala鋼薄壁套擴(kuò)散層有少量脈狀氮化物，如圖5所示。
四、結(jié)語
（1）針對薄壁套鍛件應(yīng)采用調(diào)質(zhì)預(yù)備熱處理，以更好地消除鍛造產(chǎn)生的應(yīng)力，并細(xì)化晶粒，改善切削性能。
（2）薄壁套氮化處理變形小，表面硬度高，因此高硬度薄壁套熱處理應(yīng)氮化處理工藝。