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截齒是采煤機上的關鍵件，它工作條件惡劣，要求有高的耐磨性、強度及良好的韌性。煤炭行業(yè)MT246-1996標準中截齒材料為合金結(jié)構(gòu)鋼，熱處理要求齒頭HRC＞40，齒柄HRC＞38，沖擊韌性ak≥49 J/cm。國內(nèi)廠一般截齒材料為35 CrMnSiA，它是高強度鋼，要滿足上述熱處理要求，熱處理工藝必須為等溫淬火。采用鹽浴爐加熱，硝鹽中等溫度淬火方法，即用一臺鹽浴爐加熱工件，用2臺低溫鹽浴爐等溫的方法，這樣可以實現(xiàn)淬火加熱過程中工件和硬質(zhì)合金無氧化、脫碳并迅速批量生產(chǎn)。等溫時間為加熱時間的2倍以上。

但此工藝存在以下弊病：眾所周知，鹽浴爐不適合用電熱偶直接插入鹽浴爐內(nèi)控制溫度，一般用光學高溫計測溫，靠工人目測控制溫度，這樣難以準確地控制淬火溫度，而截齒的硬質(zhì)合金釬焊時用黃銅基的焊料，它的熔點為920℃左右，如果操作工人責任心不強，技術(shù)不高就易出現(xiàn)黃銅熔化而硬質(zhì)合金掉頭的現(xiàn)象。前面已經(jīng)指出截齒等溫淬火要用2臺鹽浴爐，設備投資大，且該設備使用成本高，工人勞動強度大。

針對上述問題，我們選用井式滲碳爐加熱截齒，用硝石槽等溫的方法，實現(xiàn)了等溫淬火工藝，下面簡述如下。

1 截齒等溫淬火工藝

圖1為JDT35/78型鎬型截齒的外形及其幾何尺寸。

它的工藝路線為：鍛造→正火高回→機加工→釬焊→淬火清理→防腐處理。 2


圖1 JDT鎬形截齒

根據(jù)實際情況，淬火加熱設備選用RTJ-75-9T型氣體滲碳爐，等溫冷卻設備選用RX-32硝石槽。圖2為截齒熱處理淬火工藝曲線，圖3為截齒淬火掛具，工件插立在上中下板的孔里，為了方便吊裝和等溫冷卻，吊鉤上面又設有吊環(huán)。


圖2 截齒淬火工藝曲線


圖3 截齒淬火掛具

2 工藝分析及結(jié)果

硬質(zhì)合金在淬火加熱過程中，不允許增碳，也不允許脫碳，增碳時引起硬質(zhì)合金含碳量過高，呈現(xiàn)游離狀石墨，它對合金基體起分離作用，降低合金的強度和耐磨性。脫碳時就會對硬質(zhì)合金的基體起著破壞作用，使其強度降低、脆性增大。這就需要在截齒淬火加熱過程中要合理的選用有機液體產(chǎn)生保護氣。煤油價格低廉，來源方便，但碳勢高，容易形成碳黑。甲醇(CH3OH)分子中只有一個碳原子其C/O=1是弱碳成分，一般用于滲碳稀釋劑，試用于淬火保護氣認為碳勢不足。乙醇(C2H50H)分子中有2個碳原子和一個氧原子C/0=2，乙醇在高溫下按下式分解C2H5OHCO+3H2+〔C〕，此外還有少量的H2O、CH4等氣體，乙醇的碳當量為46g，碳勢不高，不易形成碳黑，是比較理想的中高碳鋼的保護氣體來源，爐內(nèi)滴入乙醇120～140滴/min，這樣迅速地排除爐內(nèi)的氧化氣氛，實現(xiàn)無氧化、脫碳地加熱工件，有效的保護硬質(zhì)合金刀頭的質(zhì)量。

截齒等溫淬火選用860℃，等溫溫度為290℃，而沒選用35CrMnSiA常規(guī)等溫淬火溫度880℃，這主要考慮在滿足設計要求的條件下選用低的淬火溫度和下限等溫溫度，這樣盡可能遠離黃銅的熔點。

通常等溫淬火后空氣中冷卻，然后對工件進行煮鹽，同時要清洗工件掛具上殘留的鹽。采用等溫冷卻后直接溫水中冷卻，浸泡5～10 min的工藝方法，這樣省略了清洗工序，大大地方便了車間生產(chǎn)。

截齒等溫淬火以后，對回火的作用作了如下實驗。同一爐淬火的截齒，分了兩組，即一組沒有回火，另一組為260℃回火3 h空冷。下表是對這組工件按圖1指定部位取料加工試塊后檢查硬度值和ak沖擊韌性值的結(jié)果。

從上表看出，這兩組沖擊韌性值變化不大而硬度值稍有差異，下板上擺放的截齒硬度值比上板的稍高，這與硝石槽內(nèi)鹽的溫度和工件冷卻條件有關。

3 結(jié) 論

(1)用氣體滲碳爐滴入乙醇的工藝方法，完全可以代替鹽浴爐實現(xiàn)截齒淬火加熱，這對于沒有數(shù)臺鹽浴爐的企業(yè)，不僅可節(jié)省設備投資而且可降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，同時實現(xiàn)了一臺設備多臺用。

(2)乙醇是用井式滲碳爐加熱中高碳鋼工件的理想保護氣氛源，多年實踐表明截齒在淬火加熱過程中，可以做到無氧化、脫碳，而且主要是保護硬質(zhì)合金的各種性能。

(3)截齒35 CrMnSiA、860℃淬火、290℃硝鹽中等溫25 min后溫水浸泡去鹽工藝，經(jīng)過近2年國家技術(shù)部門抽檢結(jié)果完全滿足MT246-1996指標中要求的熱處理硬度、沖擊韌性值，雖然掛具反復使用，但對設備沒有腐蝕現(xiàn)象。