重型齒輪具有較大的承載力,較大的沖擊力和較高的安全性要求。它們必須具有優異的耐磨性,高接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度,并具有高抗沖擊性和抗過載性。重型齒輪通常由低碳合金結構鋼(例如20CrMnMo)制成,金屬熱處理廠家需要對其(qi)(qi)進(jin)行(xing)滲碳和淬(cui)火處理(li)以滿(man)足其(qi)(qi)性能要求。
齒輪最簡單的滲碳熱處理工藝是(shi)將(jiang)(jiang)溫(wen)(wen)度(du)降至滲(shen)碳(tan)后的淬(cui)火溫(wen)(wen)度(du),然后在保(bao)溫(wen)(wen)后直接(jie)淬(cui)火。使用這種方(fang)法,很容易使材料(liao)晶粒(li)粗大,變(bian)脆并(bing)給工件(jian)結(jie)構施加(jia)(jia)壓力(li),并(bing)且只(zhi)能承載強度(du)低(di)(di)的小(xiao)模數齒輪。目(mu)前,生產(chan)中(zhong)最常用的20CrMoMn鋼零件(jian)的工藝(yi)是(shi)將(jiang)(jiang)爐冷卻至550°C,并(bing)在滲(shen)碳(tan)后進行(xing)空(kong)氣冷卻,然后在爐中(zhong)進行(xing)重新加(jia)(jia)熱(re)(re)和淬(cui)火。因為滲(shen)碳(tan)后需(xu)要(yao)(yao)將(jiang)(jiang)爐子冷卻到一定溫(wen)(wen)度(du),所以溫(wen)(wen)度(du)越低(di)(di),越有(you)利于(yu)減(jian)少(shao)工件(jian)表(biao)(biao)面(mian)的氧化脫碳(tan),爐子溫(wen)(wen)度(du)越低(di)(di),工件(jian)的冷卻速度(du)越慢;另一方(fang)面(mian),將(jiang)(jiang)工件(jian)淬(cui)火到爐中(zhong)。為了確保(bao)淬(cui)火后工件(jian)的表(biao)(biao)面(mian)質量(liang),需(xu)要(yao)(yao)一段時間來確定加(jia)(jia)熱(re)(re)過(guo)程中(zhong)爐氣的碳(tan)勢。因此,當(dang)前的熱(re)(re)處理過(guo)程需(xu)要(yao)(yao)很長時間。
技(ji)術(shu)新工(gong)藝的技(ji)術(shu)要點如下:
(1)滲碳(tan)(tan)(tan)(tan)階段。優(you)化滲碳(tan)(tan)(tan)(tan)勢(shi),滲碳(tan)(tan)(tan)(tan)時(shi)間(jian)和滲碳(tan)(tan)(tan)(tan)時(shi)間(jian)等工藝參數,以更快的滲碳(tan)(tan)(tan)(tan)速(su)度(du)達到表面碳(tan)(tan)(tan)(tan)濃度(du),滲碳(tan)(tan)(tan)(tan)深度(du)和滲碳(tan)(tan)(tan)(tan)層碳(tan)(tan)(tan)(tan)濃度(du)梯度(du)。滲碳(tan)(tan)(tan)(tan)溫度(du)為900℃。
(2)滲(shen)碳(tan)爐冷卻(que)階段。隨著(zhu)爐溫(wen)的(de)緩慢降低,少量細(xi)孔(kong)滲(shen)碳(tan)體逐漸沉淀在(zai)滲(shen)碳(tan)表(biao)面層上(shang)。當它(ta)(ta)冷卻(que)到620°C以下時(shi),它(ta)(ta)將保持恒(heng)溫(wen)。在(zai)此(ci)階段,奧氏體將轉變為珠光體,并且滲(shen)碳(tan)表(biao)面上(shang)將出現碳(tan)化(hua)物(wu)。部(bu)分球(qiu)化(hua),為隨后的(de)淬火做(zuo)準備(bei)。等溫(wen)階段碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)球(qiu)化(hua)作用主要取決于表(biao)面碳(tan)含量。如果(guo)表(biao)面碳(tan)濃(nong)(nong)度高,則會(hui)形成粗大的(de)網(wang)眼(yan)或大的(de)碳(tan)化(hua)物(wu),且球(qiu)化(hua)效果(guo)差。因此(ci),表(biao)面碳(tan)濃(nong)(nong)度必須(xu)控(kong)制在(zai)0.85?1.00,這是該滲(shen)碳(tan)化(hua)合(he)物(wu)熱處理技術的(de)控(kong)制點之一。
(3)淬(cui)(cui)火加(jia)熱(re)階(jie)段(duan)。該階(jie)段(duan)技(ji)術(shu)的(de)關(guan)鍵是將淬(cui)(cui)火和加(jia)熱(re)過程分為(wei)兩(liang)個階(jie)段(duan)。一(yi)階(jie)段(duan)的(de)加(jia)熱(re)溫度高達840?860°C,這(zhe)有(you)利(li)于(yu)鐵氧體(ti)在工件芯部的(de)轉(zhuan)變(bian)。此時,珠光體(ti)轉(zhuan)變(bian)成奧(ao)氏(shi)體(ti),并且在滲(shen)透(tou)層中的(de)一(yi)些碳化(hua)物溶解到奧(ao)氏(shi)體(ti)中,這(zhe)確保了淬(cui)(cui)火后(hou)馬氏(shi)體(ti)的(de)高硬度和強度,同時保留了適(shi)量的(de)未溶解碳化(hua)物。第二階(jie)段(duan)較低(di)的(de)加(jia)熱(re)溫度為(wei)810?830℃,是為(wei)了降低(di)淬(cui)(cui)火應力(li),同時有(you)利(li)于(yu)表面(mian)獲得(de)高硬度。
(4)回(hui)(hui)火(huo)階段。通過200?240℃的低溫回(hui)(hui)火(huo),淬(cui)火(huo)的馬氏(shi)體(ti)轉變為回(hui)(hui)火(huo)馬氏(shi)體(ti),表面(mian)殘(can)留的奧氏(shi)體(ti)分解為馬氏(shi)體(ti)。為了使殘(can)留奧氏(shi)體(ti)的相變充(chong)分并有(you)助于消除熱處理(li)的應力,采用了兩次回(hui)(hui)火(huo)。
金屬熱處理廠家經過多年的(de)實踐(jian),新的(de)滲碳(tan)復合(he)熱處(chu)(chu)理(li)工(gong)藝具有明顯的(de)節(jie)能(neng)降耗(hao)效(xiao)果。它可(ke)以(yi)將原始滲碳(tan)熱處(chu)(chu)理(li)的(de)過程周期縮短(duan)約20,將能(neng)耗(hao)至(zhi)少(shao)(shao)降低10,還(huan)可(ke)以(yi)減少(shao)(shao)滲碳(tan)劑的(de)消耗(hao),并有效(xiao)地(di)減少(shao)(shao)熱處(chu)(chu)理(li)。生產(chan)成本;此(ci)外(wai),該方法具有良好的(de)可(ke)重復性(xing)和(he)高(gao)質量穩(wen)定性(xing)。