利用表面淬火强化取代渗碳——高碳钢的新趋势

利用高频、中频电流感应加热表面淬火的热处理方法，近二十年来，已经在机械制造中得到推广。但过去，用于表面淬火的是中碳钢，其表面硬度和使用寿命比低碳钢渗碳要低。

近年来，我们进行了高碳钢的表面淬火试验。试验结果说明，高碳钢表面淬火后，表层是细针状马氏体，硬度比普通淬火要高，而与渗碳件表面硬度相当。表层的残余压应力绝对值大于或等于渗碳处理，其疲劳强度、耐磨性也都不亚于渗碳件。因此，用高碳钢高、中频淬火部分地代替低碳钢渗碳是可能的。这就为提高生产效率、降低成本打开了一条新路子。现已用于钻井泵活塞杆。(www.xing528.com)

活塞杆是钻井泵的主要易损件之一。据调查，活塞杆的使用寿命只有50～100h。活塞杆过去曾采用低碳合金钢渗碳，但活塞杆是细长的杆类零件，渗碳并整体淬火，导致变形严重，废品率高，工艺周期也很长。有一段时间，曾经通过加大磨量解决变形问题，但该方法导致零件表面硬度不均匀，影响使用寿命；之后又曾改为中碳钢表面淬火，使热处理变形问题得到了解决，生产效率也有很大提高，但使用寿命远不及低碳钢表面渗碳。根据失效分析，我们从1971年起，试验用高碳钢经中频表面淬火制造活塞杆，钢的碳含量选为0.7%，并加入少量钒。70V中频淬火活塞杆保持了中碳钢高频或中频淬火活塞杆热处理变形小、生产效率高的优点，而耐磨性和使用寿命则比低碳合金钢渗碳稍高或相当。经对长庆油田1873钻井队NB-350钻井泵上的一根70V活塞杆和一根中碳钢活塞杆进行磨损情况实测，在使用七天后，前者的磨损量只有后者的1/8。这样的改革不仅保证了产品质量、提高了使用寿命，与低碳钢渗碳活塞杆相比，还提高热处理生产效率20倍以上。