真空熱處理由于工件表面光亮，力學性能和使用壽命高，并節(jié)能等優(yōu)點，在工業(yè)生產中的應用越來越廣泛。滾絲輪是一種表面質量要求較高的精密工具，以往大多采用箱式電阻爐淬火回火。本例試驗選用兩種型號的滾絲輪，將箱式爐處理和真空處理滾絲輪進行嚴格的實際壽命跟蹤對比試驗，并加以分析，以探討真空熱處理提高壽命、降低成本、節(jié)能減排的優(yōu)越性，為全面推廣實施積累數據。

1)試驗條件及工藝。滾絲輪材料為符合國家標準的通用材Cr12MoV鋼，選用外形尺寸為200mm x 60mm、150mm x 75mm 兩種規(guī)格，工藝過程為：下料一鍛造一退火一機加工一淬火回火一磨內孔一成品檢驗一入庫。

真空熱處理在VFH一100PI"型加壓氣淬真空爐上進行，裝爐前試樣用酒精去除油污，淬火時通入高純氮氣加壓氣淬，壓力為2bar ，降溫至100攝氏度出爐空冷，熱處理后，表面光亮，內孔變形0.02mm 之內，端面不需再磨，硬度63 -65HRC。

箱式爐處理在RJX一I3型爐內進行，加木炭保護。為保證試驗數據的準確性，坯料采用統(tǒng)一爐號和同一預處理，每副滾絲輪上打上鋼印標記，并在指定機床上專人操作試驗，如實記下每副加工零件的數據。

2)試驗結果分析。

①金相組織。Cr12MoV鋼滾絲輪經正常淬火和低溫回火后的組織為回火馬氏體加少量的殘留奧氏體和顆粒狀的碳化物，晶粒度為9 - 10 級，真空淬火和箱式爐處理金相組織相同，無差異。

②壽命對比。經統(tǒng)計分析，150mm×75mm型滾絲輪真空淬火平均壽命為60mm形滾絲輪真空淬火平均壽命為30 485 件，而箱式爐處理者平均壽命為60mm形滾絲輪真空淬火平均壽命為18550件，壽命提高64%

 ③失效形式。瘡品分析發(fā)現(xiàn)灣絲輪的失效形式有絲面疲勞剝落、爆邊、絲齒折斷和磨損超限，其中絲面疲勞剝落為正常失效，絲齒剝落后成小麻點坑狀，它在失效中占的比例最大。影響失效的因素較多，除原材料和熱處理因素外，操作者調試機床的水平、滾絲轉速及加工件的硬度等也有很大的影響。

④分析討論。真空熱處理爐加熱的特點是：爐子升溫速度快而工件升溫速度慢。在真空熱處理爐內，氣體極稀薄，工件主要靠輻射加熱，所以工件升溫慢，內外溫差小，其熱應力小變形小。本試驗中，真空處理的滾絲輪內孔變形均在0.02mm以內，而箱式爐處理變形在0.10mm左右。真空熱處理表面光亮度很好，無氧化、脫碳和增碳現(xiàn)象。而箱式爐處理盡管采取木炭保護，但還有一定程度的脫碳，降低了工件的表面質量和性能。真空熱處理冷卻采用了高純氮氣高壓氣淬機械化操作，冷速快速且均勻，使整個工件表面獲得均勻一致的硬度和組織，因而工件的力學性能較高，而箱式爐溫度的均勻性差，工件之間和內部有溫差，而且受人工操作的影響，導致淬火后的組織和硬度的均勻性也較差，甚至出現(xiàn)軟點，殘余應力也較大。

 綜上所述，真空處理的滾絲輪由于表面光亮，無氧化脫碳，變形較小，且硬度組織均勻，性能高于箱式爐處理的滾絲輪。故真空處理的平均壽命比箱式爐處理的平均壽命提高60%- 145%。

⑤ 經濟效益。以某標準廠為例，200mm x 60mm 型滾絲輪每副1 880元，該廠每月消耗15副，一年180副，以真空處理壽命提高64鉑計算一年可節(jié)約滾絲輪70 副，即可節(jié)約13. 16萬元；小50mm x75mm 滾絲輪每副830 元，每月消耗50副，以真空處理壽命比箱式爐處理壽命提高1倍（本試驗提高1.46倍）來計算，每年可節(jié)約滾絲輪300副，即可節(jié)約24.9萬元，經濟效益十分明顯。同時由于真空處理提高了使用壽命，減少了停機更換和維修時間。真空處理變形小，加工余量可較大減少，降低了加工工時。機械化操作，降低了勞動強度，改善了環(huán)境，這些都無疑綜合降低了生產成本，提高了經濟效益。