高強度齒輪滲碳淬火和回火熱處理工藝

時間: 2020-01-23 15:41:52 瀏覽次數:
簡介:高強度齒輪具有較高的抗沖擊和抗過載能力,在熱處理工藝上需要處理好滲碳淬火和回火操作。
  高強度齒輪在使用過程中因承重高,所受沖擊力較大,對安全性要求比較高,要求具備較好的耐磨性,較高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度,同時具有較高的抗沖擊和抗過載能力,在熱處理工藝上需要處理好滲碳淬火和回火操作。高強度齒輪常用20CrMnMo等低碳合金結構鋼制造,需要通過滲碳淬火熱處理來滿足其使用性能要求。
高強度齒輪滲碳淬火
  齒輪最簡單的滲碳熱處理工藝是在滲碳后降溫至淬火溫度,經保溫后直接淬火。采用此方法容易使材料晶粒粗大,脆性較大,工件組織應力大,只能承載強度較小的小模數齒輪。目前生產中20CrMoMn鋼零件最常用的工藝是在滲碳后先爐冷到550℃出爐空冷,隨后重新入爐加熱淬火。由于滲碳后需爐冷到一定溫度才能出爐,出爐溫度越低對工件表面減少氧化脫碳越有利,而爐溫越低,工件降溫速度也就越慢;另一方面,由于工件進爐淬火加熱時需經過一段建立爐氣碳勢的時間,才能確保淬火后工件的表面質量。因此目前這種熱處理工藝耗費時間較長。
齒輪淬火圖
  針對現行齒輪熱處理工藝耗能高,生產周期長等問題,上海熱處理廠通過技術創新,研發出新的滲碳淬火熱處理工藝。該工藝將滲碳、等溫及淬火結合在一起,不僅簡化了工序,縮短了工藝時間,減低了生產能耗,而且能有效控制重載齒輪滲碳熱處理的各項技術指標。
  高強度齒輪滲碳淬火和回火熱處理工藝的技術要點如下:
  (1)滲碳階段。優化滲碳中強滲、擴散各階段的碳勢、時間等工藝參數,以較快的滲碳速度達到表面碳濃度、滲碳深度、滲層碳濃度梯度等質量指標。滲碳溫度為900℃。
  (2)滲碳爐冷階段。隨著爐溫的緩慢降低,滲碳表層逐步析出少量細網滲碳體,冷至低于620℃時,作等溫停留,此階段發生奧氏體向珠光體轉變,滲碳表面碳化物將發生部分球化作用,為后續淬火做好組織準備。等溫階段碳化物的球化效果主要取決于表層碳含量,如果表面碳濃度偏高,將會形成粗網或大塊狀碳化物,則球化效果差,因此必須把表面碳濃度控制在0.85~1.00,這是此滲碳復合熱處理技術的控制要點之一。
齒輪淬火回火熱處理爐
  (3)淬火加熱階段。此階段的技術關鍵是將淬火加熱過程分成兩段:一階段加熱溫度840~860℃較高,有利于工件心部鐵素體的轉變。此時,珠光體轉變成奧氏體,滲層部分碳化物溶入奧氏體,保證了淬火后馬氏體的高硬度和強度,同時保留了適量的未溶碳化物。二階段較低的加熱溫度810~830℃是為了減少淬火應力,同時有利于表面獲得高硬度。
  (4)回火階段。通過200~240℃的低溫回火,使淬火馬氏體轉變為回火馬氏體,同時使表面殘留奧氏體分解為馬氏體。為了使殘留奧氏體轉變充分,并有利于消除熱處理應力,采用兩次回火。
   經過多年的實踐證明,上述滲碳復合熱處理新工藝節能減耗效果明顯,可將原滲碳熱處理的工藝周期縮短約20,降低能耗至少10,還減少了滲碳劑的消耗,有效降低熱處理生產成本;而且工藝重復性較好,質量穩定性較高。
高強度齒輪滲碳淬火和回火熱處理工藝

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