CN103710497B - 一种控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线收缩的热处理工艺 - Google Patents
一种控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线收缩的热处理工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线收缩的热处理工艺，具体步骤为：一、首先将高合金渗碳钢齿轮淬火加热到临界温度Ac3；二、然后将高合金渗碳钢齿轮在Ac3+20℃温度下进行保温，其保温时间与高合金渗碳钢有效壁厚的比值为60分钟/50毫米；三、保温一段时间后，使高合金渗碳钢齿轮充分奥氏体化后对其进行冷却，冷却温度是在保温温度的基础上降低20℃～30℃，且冷却温度高于高合金渗碳钢的Ac1温度，将高合金渗碳钢齿轮在冷却温度下保温1～3小时，使得高合金渗碳钢齿轮的温度均匀化；四、最后再将步骤三中的高合金渗碳钢齿轮进行淬火处理。该热处理工艺可以有效控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线的涨量。
Description
技术领域
本发明涉及热处理工艺的技术领域，尤其是一种控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线收缩的热处理工艺。
背景技术
重载齿轮的发展使得高合金渗碳钢得到了普遍的使用，也使齿轮在接触疲劳和弯曲疲劳上都有了极大提高，但是高合金钢材料的使用对热处理的变形产生很大的影响，一般的规律是，合金元素越高，淬透性越好，热处理变形就越大。
如果齿轮的结构本身不对称，薄壁，将使齿轮热处理产生极大的变形，而由于结构上的原因，往往造成齿轮公法线的收缩，过大的公法线收缩将使齿轮在磨削时无加工余量，造成产品的报废；如果在滚齿时加大公法线数值，往往会造成齿根凸台，齿轮在使用过程中应力集中，严重时也会造成产品的报废。因此减少和控制此类产品齿轮公法线的涨量十分必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供一种控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线收缩的热处理工艺，该热处理工艺可以控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线的涨量，即可以减小热处理齿轮公法线的收缩。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线收缩的热处理工艺，具体步骤为：
一、首先将高合金渗碳钢齿轮淬火加热到临界温度Ac3；
二、然后将高合金渗碳钢齿轮在Ac3+20℃温度下进行保温，其保温时间与高合金渗碳钢有效壁厚的比值为60分钟/50毫米；
三、保温一段时间后，使高合金渗碳钢齿轮充分奥氏体化后对其进行冷却，冷却温度是在保温温度的基础上降低20℃～30℃，且冷却温度高于高合金渗碳钢的Ac1温度，将高合金渗碳钢齿轮在冷却温度下保温1～3小时，使得高合金渗碳钢齿轮的温度均匀化；
四、最后再将步骤三中的高合金渗碳钢齿轮进行淬火处理。
本发明的有益效果：本发明的一种控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线收缩的热处理工艺，该热处理工艺可以控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线的涨量，通过对涨量的控制，有效规避由于公法线涨量过大造成磨削量过大、热处理渗碳层深度偏浅或者由于齿轮公法线涨量过小造成无法磨削到成品且造成齿面粗糙度无法达到工艺要求。
具体实施方式
一种控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线收缩的热处理工艺，根据高合金渗碳钢材料的特性和齿轮的结构，对热处理淬火工艺进行优化调整，具体步骤为：
一、首先根据高合金渗碳钢材料的特性，查出其奥氏体转变的Ac3点，将高合金渗碳钢齿轮淬火加热到临界温度Ac3；
二、然后将高合金渗碳钢齿轮在Ac3+20℃温度下进行保温，其保温时间与高合金渗碳钢有效壁厚的比值为60分钟/50毫米；
三、保温一段时间后，使高合金渗碳钢齿轮充分奥氏体化后对其进行冷却，冷却温度是在保温温度的基础上降低20℃～30℃，且冷却温度高于高合金渗碳钢的Ac1温度，将高合金渗碳钢齿轮在冷却温度下保温1～3小时，使得高合金渗碳钢齿轮的温度均匀化；
四、最后再将步骤三中的高合金渗碳钢齿轮进行淬火处理，淬火槽的冷却装置达到最大搅拌速度，使得齿轮冷却充分，均匀，其目的是减少高合金渗碳钢中的残余奥氏体，获得细小马氏体。
当齿轮的材料为18CrNiMo7-6，如果将合金元素Cr、Ni、Mo冶炼时达到成分上限，在渗碳淬火以后可能发生收缩从而导致齿轮的报废。故一旦出现合金元素偏向上限这种情况，可以利用该热处理工艺使齿轮公法线不产生收缩。18CrNiMo7-6材料的Ac3点在810℃，如18CrNiMo7-6材料冶炼时成分在上限，且采用正常的保温温度830℃进行淬火，可能出现齿轮公法线收缩现象。现在采用升温到830℃，具体时间根据齿轮有效厚度进行计算60分钟/50毫米，再降温20℃～30℃，再保温1～3小时，然后再进行淬火处理，这样就可以避免了齿轮公法线发生收缩现象。
下面对现有的高合金渗碳钢淬火齿轮热处理工艺与本发明中控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线收缩的热处理工艺进行比较：
现有的高合金渗碳钢淬火齿轮热处理工艺的实验数据如下：
若齿轮采用的是18CrNiMo7-6材料，滚齿后公法线为317.1，成品要求下限值为316.8，现有工艺为830℃保温5小时淬火，18CrNiMo7-6材料在合金元素成份均在上限时的变形规律如下表所示:
| 齿轮编号 | 位置1 | 位置2 | 位置3 |
| 1800 | 316.6 | 316.8 | 316.9 |
| 1801 | 316.85 | 316.75 | 316.8 |
| 1802 | 316.73 | 316.82 | 316.9 |
| 1803 | 316.83 | 316.85 | 316.9 |
| 1804 | 316.56 | 316.62 | 316.63 |
| 1805 | 316.78 | 316.75 | 316.76 |
热处理后的公法线与滚齿后的公法线相比，产生了很大的收缩，加上齿轮的椭圆度和翘曲，各处的热处理变形不可能一致，最终造成无法加工到成品，进而导致报废。
本发明中控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线收缩的热处理工艺的实验数据如下：
若齿轮采用的是18CrNiMo7-6材料，滚齿后公法线为317.1，成品要求下限值为316.8，采用本热处理工艺，830℃保温5小时，降温到810℃保温2小时后再淬火，变形规律如下表所示：
| 齿轮编号 | 位置1 | 位置2 | 位置3 |
| 1808 | 317.21 | 317.11 | 317.25 |
| 1809 | 317.16 | 317.22 | 317.18 |
| 1810 | 317.26 | 317.23 | 317.20 |
| 1811 | 317.11 | 317.16 | 317.13 |
| 1812 | 317.22 | 317.23 | 317.19 |
| 1813 | 317.16 | 317.22 | 317.26 |
采用该工艺后，高合金成分上限材料的变形规律重新变为涨大，确保了热处理后有足够的加工余量，保证产品最终磨削到成品尺寸。
Claims (1)
1.一种控制高合金渗碳钢淬火齿轮公法线收缩的热处理工艺，其特征在于：具体步骤为：
一、首先将高合金渗碳钢齿轮淬火加热到临界温度Ac3；
二、然后将高合金渗碳钢齿轮在Ac3+20℃温度下进行保温，其保温时间与高合金渗碳钢有效壁厚的比值为60分钟/50毫米；
三、保温一段时间后，使高合金渗碳钢齿轮充分奥氏体化后对其进行冷却，冷却温度是在保温温度的基础上降低20℃～30℃，且冷却温度高于高合金渗碳钢的Ac1温度，将高合金渗碳钢齿轮在冷却温度下保温1～3小时，使得高合金渗碳钢齿轮的温度均匀化；
四、最后再将步骤三中的高合金渗碳钢齿轮进行淬火处理。
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