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(yao)對其進行滲碳和淬(cui)火處(chu)理以滿足其性能要(yao)求。
齒輪最簡單的滲碳熱處理工藝是將溫(wen)(wen)度(du)降至滲(shen)碳后的淬(cui)(cui)火(huo)溫(wen)(wen)度(du),然(ran)后在保(bao)(bao)溫(wen)(wen)后直(zhi)接(jie)淬(cui)(cui)火(huo)。使用(yong)這種(zhong)方法,很(hen)容易使材料晶粒(li)粗大,變脆并給工(gong)件(jian)結構施加壓(ya)力,并且只能承載強度(du)低的小模數齒輪。目前(qian),生產(chan)中(zhong)最(zui)常用(yong)的20CrMoMn鋼零件(jian)的工(gong)藝是將爐冷(leng)卻(que)(que)(que)至550°C,并在滲(shen)碳后進(jin)行空氣(qi)冷(leng)卻(que)(que)(que),然(ran)后在爐中(zhong)進(jin)行重(zhong)新加熱(re)和淬(cui)(cui)火(huo)。因為滲(shen)碳后需要(yao)(yao)將爐子(zi)冷(leng)卻(que)(que)(que)到一定溫(wen)(wen)度(du),所以(yi)溫(wen)(wen)度(du)越(yue)低,越(yue)有利于減少工(gong)件(jian)表(biao)(biao)面的氧化脫(tuo)碳,爐子(zi)溫(wen)(wen)度(du)越(yue)低,工(gong)件(jian)的冷(leng)卻(que)(que)(que)速度(du)越(yue)慢(man);另一方面,將工(gong)件(jian)淬(cui)(cui)火(huo)到爐中(zhong)。為了確保(bao)(bao)淬(cui)(cui)火(huo)后工(gong)件(jian)的表(biao)(biao)面質(zhi)量,需要(yao)(yao)一段時間來(lai)確定加熱(re)過程中(zhong)爐氣(qi)的碳勢。因此,當前(qian)的熱(re)處理過程需要(yao)(yao)很(hen)長時間。
技術新工藝(yi)的技術要點如下:
(1)滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)階段。優化滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)勢,滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)時間(jian)和滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)時間(jian)等(deng)工藝(yi)參數,以更快的(de)滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)速(su)度(du)達到表面(mian)碳(tan)(tan)濃度(du),滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)深(shen)度(du)和滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)層碳(tan)(tan)濃度(du)梯度(du)。滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)溫度(du)為(wei)900℃。
(2)滲(shen)碳(tan)(tan)爐冷卻階段(duan)(duan)。隨(sui)著爐溫的(de)(de)緩(huan)慢降低,少(shao)量(liang)(liang)細孔滲(shen)碳(tan)(tan)體逐漸沉淀在(zai)(zai)滲(shen)碳(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)層上(shang)。當它(ta)冷卻到620°C以下時,它(ta)將(jiang)保(bao)持恒溫。在(zai)(zai)此階段(duan)(duan),奧氏體將(jiang)轉變為珠光體,并且(qie)(qie)滲(shen)碳(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)上(shang)將(jiang)出現(xian)碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu)。部分球(qiu)化(hua),為隨(sui)后的(de)(de)淬火做(zuo)準備(bei)。等溫階段(duan)(duan)碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)球(qiu)化(hua)作用主要(yao)取決于表(biao)(biao)面(mian)(mian)碳(tan)(tan)含量(liang)(liang)。如(ru)果(guo)表(biao)(biao)面(mian)(mian)碳(tan)(tan)濃度(du)高,則會形(xing)成粗大(da)的(de)(de)網眼(yan)或大(da)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu),且(qie)(qie)球(qiu)化(hua)效果(guo)差(cha)。因此,表(biao)(biao)面(mian)(mian)碳(tan)(tan)濃度(du)必(bi)須(xu)控制(zhi)在(zai)(zai)0.85?1.00,這是該滲(shen)碳(tan)(tan)化(hua)合物(wu)(wu)熱處理技術的(de)(de)控制(zhi)點(dian)之一(yi)。
(3)淬(cui)(cui)火加熱階(jie)(jie)段(duan)。該階(jie)(jie)段(duan)技術的(de)(de)關鍵是將淬(cui)(cui)火和加熱過(guo)程分為兩個(ge)階(jie)(jie)段(duan)。一階(jie)(jie)段(duan)的(de)(de)加熱溫度高(gao)達840?860°C,這有利于鐵氧體(ti)(ti)(ti)在工件芯部的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)。此時(shi)(shi),珠光體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)成奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti),并且在滲(shen)透(tou)層中(zhong)的(de)(de)一些碳(tan)化物溶解到奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)中(zhong),這確(que)保(bao)了(le)淬(cui)(cui)火后馬氏體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)高(gao)硬度和強度,同(tong)時(shi)(shi)保(bao)留了(le)適量的(de)(de)未溶解碳(tan)化物。第(di)二(er)階(jie)(jie)段(duan)較(jiao)低的(de)(de)加熱溫度為810?830℃,是為了(le)降低淬(cui)(cui)火應力,同(tong)時(shi)(shi)有利于表面(mian)獲(huo)得高(gao)硬度。
(4)回(hui)火階段(duan)。通過200?240℃的(de)低溫回(hui)火,淬(cui)火的(de)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變為(wei)回(hui)火馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti),表面殘留(liu)的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)分解(jie)為(wei)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)。為(wei)了(le)使殘留(liu)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)相變充分并有助(zhu)于消除熱(re)處理的(de)應力,采用了(le)兩次回(hui)火。
金屬熱處理廠家經過多年的實踐,新的滲碳(tan)(tan)復合(he)熱(re)處(chu)理工(gong)藝具有明顯(xian)的節能降(jiang)(jiang)耗效果。它可以將原(yuan)始滲碳(tan)(tan)熱(re)處(chu)理的過程周期(qi)縮短(duan)約20,將能耗至少(shao)降(jiang)(jiang)低(di)10,還可以減(jian)少(shao)滲碳(tan)(tan)劑的消(xiao)耗,并(bing)有效地減(jian)少(shao)熱(re)處(chu)理。生產成本;此外,該方(fang)法具有良好的可重復性和高質量穩定性。