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石油机械零部件热处理

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人气:-发表时间:2015-03-24 17:48【

石油机械零部件热处理

青岛丰东热处理有限公司致力于新产品热处理工艺研发,目前已成功研发出多种石油机械零部件热处理工艺。阀体、阀座热处理工艺研发是比较具有代表性的。

阀体、阀座等是钻井泥浆泵液力端的重要部件,使用过程承受高压泥浆等的强烈冲蚀。不同规格的阀体、阀座分别采用20CrMnTi、20CrMnMo、20CrMo等合金渗碳钢制造。热处理要求为:①渗碳层深度δ≥1.6mm,碳化物3~5级,过共析+共析层控制不小于1.0mm,过渡层不大于0.6mm;②表面淬火硬度HRC62~65、心部板条马氏体HRC35~40;③表面氧化脱碳不大于0.03mm。阀轴、阀内孔变形不大于0.1mm。

目前,现行的阀体、阀座渗碳热处理一般采用在900--930℃区间选择同一温度,采取变碳势二段渗碳法进行渗碳处理,渗碳处理后零件进行炉内降温到820—850℃区间内进行直接淬火,或渗碳后进行退火,再进行二次加热淬火。这种工艺渗碳周期长,且零件处理后不能得到最佳的使用性能,从而易于早期失效。

为在现有的气体渗碳工艺基础上进行改善,缩短渗碳周期,减少电力等能源消耗和低碳排放,提高零件的使用性能,延长其使用寿命。青岛丰东热处理在密封箱式多用炉热处理设备的基础上进行运用,该设备应配备可靠的自动碳势控制系统,主要针对材质为低碳低合金钢(20CrMnTi20CrMnMo)的深层渗碳(要求渗碳层深度1.6—2.5mm)的阀体、阀座。

循环渗碳法主要是采用在同一温度下,采取多次短时强渗—扩散的方法,以提高渗碳速度,具体差别如下:

常规渗碳热处理工艺循环渗碳热处理工艺

采用常规渗碳工艺,对于深层渗碳零件在高碳势下进行长时间渗碳时,由于大量的碳原子进入金属基体后,金属表面碳原子浓度不断增高,当达到一定浓度时,极易与铁原子、铬原子形成大量化合物,使碳原子在金属内部由间隙固溶的形式转化为化合物,从而阻碍了碳原子向基体内部的扩散,因此为改变金属表面碳浓度过高,影响渗碳速度,采用高碳势短时强渗后,即进行低碳势扩散的方式,控制金属表面的碳原子量达不到形成化合物的浓度,使其无法形成化合物,而是始终以固溶的方式存在,在高温下,使其不断向金属内部扩散,从而提高了整体的渗碳速度,缩短了渗碳周期。

按此工艺渗碳后,由于金属表面适中的碳浓度,在保证零件高硬度耐磨的前提下,保持适度的韧性,并使金相组织细化。

对于不同渗层深度要求的阀体、阀座,可依据现有的一段式渗碳工艺参数的基础上,采用提高强渗碳势到1.15—1.2%,降低扩散碳势到0.75—0.8%,时间按2-3小时一个循环的方式进行,保持渗碳温度不变,渗碳时间(是指强渗+扩散阶段)可由原渗碳时间缩短20%的基础上进行调整,以最终检测结果为工艺确定参数的最终依据。经在1.3—2.3mm渗层深度的产品上试验,可平均缩短20%的时间,深度越深的产品,效果越明显。

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