瓦楞辊的先进热处理工艺

瓦楞辊采用淬透性能良好的合金钢42CrMo、50CrMo精锻件，但其辊面特殊的几何形状和尺寸给热处理带来很大的难度和质量不稳定性因素，因此一直是国内外同行潜心攻关的主要难题。
　　众所周知，热处理质量优良的瓦楞辊应该保证充分淬透、达到所要求的淬硬层深度、硬度均匀无软带又不产生开裂。而充分均匀淬硬且防止淬裂的条件除成分稳定的材料和充分合理的预备热处理（如调质。重复多次去除机加工和焊接应力）外，还要求在淬火冷却过程中，各温度阶段的冷却速度分布必须在该种淬火的允许冷速区内，实现"水淬油冷"的冷速分布，即高中温冷却阶段具有像水一样快的冷却速度，以避开非马氏体组织转变区。而在低温阶段冷却速度应尽量缓和，特别是300℃左右时的冷速要像油一样缓慢，以避免产生变形和裂纹。
　　新工艺对传统的热处理方法进行了工艺改革。
　　一是通过调整材质，稳定和缩小化学成分的范围，调整加热方法和加热温度来移动冷速允许区。
　　二是通过选择性能优越的淬火介质和调整冷却方式来移动冷却曲线，使其进入允许冷速区内。
迄今为止，国内对合金钢进行中频淬火一般使用聚乙烯醇溶液作为淬火介质。聚乙烯醇使50年代中期开始用于水的添加剂，目前在我国普遍使用，由于其冬季怕冻，其他季节易变质、发臭，且使用中易结块阻塞喷孔，难以维护保养等缺点，有效使用寿命短。同时，因为使用含量低（通常使用浓度在千分之二到千分之三左右，而其浓度千分之一的变化即可引起性能的很大差异）难以准确检测和控制浓度，因此大多数仅凭操作工以经验控制（如：看泡沫多少和以手感判断粘度等），故无法保证稳定的淬火质量。由于不利于浓度管理，国外已很少采用。
　　新工艺引进SZ水基淬火液和淬火工艺用于瓦楞辊和其它合金钢淬火，有效地保证了淬火质量的稳定性。SZ水基淬火液属聚烷撑乙二醇类（PolyalkleneGlycols）淬火剂。
　　具有逆溶性，通过调整成一定的浓度可获得比油快、比水慢的淬火冷却速度。当工件淬火时，喷淋的淬火液会在工作表面附着上脱溶的聚合物薄膜，薄膜能有效地破坏水在工件上形成的蒸汽膜，因而提高了水的高温冷速，并且使工件不同部位的冷速趋于均匀，这层聚合物膜的存在也降低了水的低温冷速，减小了淬火变形和开裂的危险。同时，该淬火介质浓度便于检测、控制，保证了工艺的稳定性。其次，在一定范围内，通过改变搅拌条件来控制淬火介质的温度，保证淬火介质的冷却特性曲线落入允许的冷速区内，使淬火工件实现淬火硬度高且均匀，无开裂，并保证稳定的淬硬层深。由于每道工序的层层严格控制，淬火工件变形量可以稳定地小于0.15毫米内。
　　为什么有的一对瓦楞辊中存在有槽的（包括导纸片槽，真空外吸和内吸槽）易于淬裂并且有明显软带，所以往往出现淬火偏软的现象。
　　这是因为中频感应淬火是感应圈匀速移动瞬间加热，淬火时随着感应圈的向上移动，槽的下端部楞齿因受槽阻断磁场和向上传递的热量，功率和热量集中而瞬间过热容易淬裂崩齿。同时，槽的上端因槽阻断了下部的传递热量，温度还未达到相变温度但感应圈已上升因而淬不硬，形成明显软带。为减少淬裂风险，往往降低淬火温度或选用含碳量相对低的35CrMo材料，以牺牲淬火硬度为代价。
　　瓦楞辊类似2.5以下模数的小齿轮，常用中频淬火频率一般在2500～8000Hz之间。直径大的瓦楞辊频率在2500～4000Hz之间。所以淬火时齿顶与齿沟明显存在温差，往往会致使淬火后出现齿顶软、齿沟硬，并在齿沟附近集中很大的拉应力，易引起轴向开裂。
　　新工艺针对性地对热处理设备、感应圈、喷水圈、感应圈与喷水圈的距离、两圈与工件的间隙、喷淋角度、加热方法和感应圈移动速度及方法采取了突破性的改进，使楞面获得HRC58以上、6～7毫米层深、硬度均匀、有槽辊无明显软带的硬化层，从而保证了热处理质量的稳定性。