西安双特智能传动有限公司 陕西西安 710119

1 材料说明

（1）材料适用 QT700-2为屈服强度≥420MPa的球墨铸铁，具有较高强度和耐磨性。我公司生产的行星架类、齿毂类零件，多采用QT700-2材料。为了在零件接触表面获得较高的硬度，通常采用感应淬火或激光淬火的方式来提高表面硬度[1]。

（2）化学成分 QT700-2由材料供需双方商定，主要化学成分见表1。

表1 QT700-2化学成分（质量分数） （%）

（3）力学性能 QT700-2力学性能技术要求见表2。

表2 QT700-2力学性能

（4）标准说明 按GB/T 1348—2009《球墨铸铁件》规定，球墨铸铁的生产方法和化学成分由供方自行决定，生产方法和化学成分的选择满足标准所规定的性能指标即可。球墨铸铁的化学成分不作为铸件验收的依据。也就是说，球墨铸铁件以硬度、强度作为最终验收依据，基体组织的要求由供需双方商定。

（5）热处理技术要求 对于有后续感应淬火要求的，仅以硬度和强度作为验收依据的方案并不适用；供需双方还应增加对金相组织，尤其是铁素体含量限制的要求，具体含量要求可根据零件最终表面硬度决定[2]。

根据实际生产数据总结，目前我公司规定：无论是铸态还是正火态QT700-2，如果后续进行感应淬火，其铁素体含量必须＜30%。

2 生产背景

（1）零件简介 该零件是我公司生产的某型号行星架，结构如图1所示。材料为Q T700-2，要求73m m长度范围内外圆感应淬火，表面硬度≥50HRC，硬化层深≥0.8mm。

图1 行星架结构

（2）感应淬火设备 在加工该类零件时，我公司选用无锡万利GCLS0806型立式感应淬火机床，感应加热电源装置为GGC150-0.3型，工作频率为30～40kHz，该频率可满足硬化层深≥0.8mm的感应淬火要求。

（3）工艺流程 感应淬火加工流程为：清洗→装夹→调取工艺→选取加热规范→加热→淬火→首检→微调参数进行批量生产→回火→终检。为了确保产品合格率，每次更换产品或更换工装后，首件调试完都必须进行剖检，以验证硬化层深、硬化长度范围、表面硬度、金相组织等性能指标是否符合技术要求。首检合格后，再进行批量加工。在批量加工完成后，再抽20%零件进行硬度检测[3]。

3 生产加工

1）加工某一批次的行星架零件共135件。首件调试合格后，检测硬化层深、硬化长度范围、表面硬度均符合技术要求，然后进行批量零件感应淬火加工。

2）加工到125件零件时，按照20%比例进行硬度抽检，抽检出1件硬度不合格零件，其硬度＜50HRC。随即启动质量应急措施，未加工零件暂停加工，已加工零件进行隔离处理。

3）100%检测已加工零件表面硬度，共检出28件不合格品。

4）核实毛坯批次，对库存成品零件及待加工零件分别进行检测处理。

4 质量问题分析

经分析，导致硬度不合格的主要原因有设备故障、工艺参数异常、材质问题三方面，为此针对以上问题逐一进行排查。

（1）设备故障 经机电维修检测，感应淬火加热电源、淬火机床均正常运行，电器元器件等检查均在正常范围内。

（2）工艺参数 经查加工过程记录，淬火液浓度、加热参数设置、电参数记录均在工艺要求范围内。同时，对设备故障和工艺参数进行验证分析。

加工剩余10件零件，检测后有4件硬度不合格，不合格率高达40%。加工过程中，设备、工艺参数记录均无异常。

（3）材质问题 对本批次135件零件进行硬度统计和金相分析，汇总结果见表3、表4。

表3 表面硬度统计结果

表4 剖切件金相组织

5 结果说明

1）同一零件毛坯边部及心部组织基本一致，均为珠光体+石墨+铁素体；1#、2#、3#剖切件铁素体含量分别为10%、60%、50%。

2）感应淬火后组织均为马氏体+石墨+渗碳体+铁素体。其中铁素体分别有极少数、50%、20%未转变。

3）2#、3#淬火后铁素体含量较多，硬度法检测硬化层深时，极易打在石墨和铁素体上，硬度梯度不均匀，无法评判层深。

4）在相同的感应透入深度、加热参数下，不同的铁素体含量因转变程度的不同，淬火后其表面硬度、硬化层深均不同。

感应淬火后表面硬度、硬化层深达不到技术要求，其根本原因在于铁素体含量超标。

6 不合格毛坯补救试验

1）对于已经感应淬火的零件，采取二次淬火，表面硬度可提升1～2HRC，但是其金相组织显示，仍有大量未溶铁素体存在，故二次淬火返修不可行。

2）对于未淬火的毛坯，重新进行正火处理，金相组织虽有所改善，但是铁素体含量改善效果不大。

7 结束语

综上所述，QT700-2材料的毛坯铁素体含量对后续感应淬火影响较大。铁素体含量因转变程度的不同，感应淬火后的表面硬度、硬化层深均不同。

经过大量数据验证，QT700-2毛坯中铁素含量≤30%时，感应淬火表面硬度≥50HRC；铁素体含量≤10%时，感应淬火表面硬度≥55HRC；铁素体含量＞30%时，感应淬火表面硬度＜50HRC。

因此，对于有后续淬火要求的QT700-2材料，在毛坯采购时，必须与供应商明确铁素体含量，可根据具体硬度要求来确定铁素体含量。