高合金渗碳钢齿轮的淬火方法与流程

本发明涉及一种高合金渗碳钢齿轮的淬火方法，属于热处理
技术领域：
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背景技术：
：齿轮是减速器及传动机构中常用的传动零件之一，主要用来支承传动零部件以及传递扭矩和承受载荷。在运转过程中，齿轮相互啮合的齿面之间既有滚动又有滑动，既受脉冲应力又受交变弯曲应力，而渗碳淬火仍是齿轮主要表面强化手段之一，因此齿轮需经过热处理以具有良好的硬度、耐磨性、高的弯曲疲劳强度和抗冲击能力。近年来，随着重载齿轮的发展，高合金渗碳钢制齿轮能极大提高齿轮的心部韧性、表面耐磨性和疲劳强度，使得高合金渗碳钢得到了普遍的运用，而高合金渗碳钢的碳含量一般在0.10％～0.25之间，属于低碳钢，为了提高淬透性，保证心部强度，在渗碳钢中加入各种合元素，如Ni、Cr、Mn、Mo等，同时还加入一定量的V、W、Ti等合金元素以细化晶粒，因此对齿轮的热处理工艺方法也提出了更高的要求。目前，对于高合金渗碳钢重载齿轮的热处理，基本采用渗碳淬火表面强化的工艺方法，渗碳后的齿轮进行淬火处理，一般见图2所示，将渗碳后的齿轮随炉加热至840±10℃保温1～2h，出炉后热油淬火，最后180～220℃下进行低温回火，空冷至室温。该方法虽能满足一般齿轮的技术要求，但深入研究表明存在以下不足：渗碳淬火后表层马氏体针较粗大，残余奥氏体含量较多，齿轮表面硬度偏低，因此会降低齿轮的耐磨性、强韧性和综合力学性能。技术实现要素：本发明的目的是提供一种高合金渗碳钢齿轮的淬火方法，能有效细化齿轮表层马氏体，减少残余奥氏体含量，从而优化齿轮表面的金相组织，同时提高其表面硬度、耐磨性、疲劳强度和塑韧性指标。本发明为达到上述目的的技术方案是：一种高合金渗碳钢齿轮的淬火方法，其特征在于：包括以下步骤，⑴、第一次升温保温步骤：将渗碳后的齿轮随炉升温至860±10℃，保温时间为2～3h；⑵、第一次降温保温步骤：将齿轮快速冷却至780±10℃，保温时间为3～4h；⑶、第二次升温保温步骤：再将齿轮快速升温至840±10℃，保温时间为2～3h；⑷、第二次降温保温步骤：将齿轮快速冷却至700±10℃，保温时间为3～4h；⑸、第三次升温保温步骤：再将齿轮快速升温至820±10℃，保温时间为2～3h；⑹、淬火冷却步骤：将820±10℃状态下的齿轮置入65～95℃的油液中迅速冷却；⑺、回火步骤：将淬火后的齿轮放在回火炉内加热至180～220℃环境中进行低温回火，保温3～4h，出炉空冷至室温。采用本发明的技术方案后，与现有技术相比具有以下优点。1、本发明通过第一次升温和降温，先将齿轮随炉加热至860±10℃并保温2～3h，先将齿轮表层的奥氏体析出碳化物转变为奥氏体和渗碳体，而心部的奥氏体则转变成奥氏体和铁素体，并通过快速冷却保温3～4h，使齿轮金相组织能得到很好的细化，铁素体和渗碳体组织细小。2、本发明通过第二次升温和降温，先将齿轮快速升温840±10℃并保温2～3h，低于第一升温温度，能使齿轮表层极细长的碳化物极易溶解、扩散形成细小的颗粒状碳化物，同时心部铁素体组织则均匀化，使奥氏体中溶解的饱和碳化物更加细小，并通过快速的冷却过程中，使齿轮表层得到均匀的珠光体和细小的颗粒状碳化物，心部则得到均匀的珠光体和铁素体。3、本发明经第三次升温保温，使齿轮温度保持在820±10℃，并在该状态下的置入65～95℃的油液中迅速冷却，使齿轮表层奥氏体中的碳含量因析出的碳化物而大大降低，淬火后形成了细针状的马氏体和弥散分布的细小颗粒状碳化物，心部则形成了板条状的马氏体。本发明的淬火温度低于常规淬火温度，能在保证表面获得细针状马氏体，因此具有高硬度的同时，减少淬火应力，降低淬火变形。本发明通过合理设计整个工艺流程以及各流程中温度、保温时间、冷却方式的选择达到优化高合金渗碳钢齿轮的热处理性能的目的，能有效细化晶粒，细化马氏体针，降低表层残余奥氏体含量，使高合金渗碳钢齿轮力学性能得到大幅改善，塑韧性指标明显提高，同时，高合金渗碳钢齿轮钢表面的耐磨性能也大幅提高，从而也提高了齿轮的疲劳强度和抗蚀性,提高齿轮的综合力学性能。附图说明下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。图1是本发明高合金渗碳钢齿轮的淬火方法示意图。图2是现有高合金渗碳钢齿轮淬火过程示意图。具体实施方式见图1所示，本发明的高合金渗碳钢齿轮的淬火方法，包括以下步骤。⑴、第一次升温保温步骤：将渗碳后的齿轮随炉升温至860±10℃，保温时间为2～3h，通过将齿轮加热至860±10℃并保温一段时间，使齿轮表层的奥氏体析出碳化物而转变成奥氏体和渗碳体，心部的奥氏体则转变成奥氏体和铁素体。⑵、第一次降温保温步骤：将齿轮快速冷却至780±10℃，保温时间为3～4h，本发明齿轮快速冷却的速度为≥1200℃/h，如冷却的速度为1260℃/h，将齿轮从860±10℃降至780±10℃，通过快速冷却，由于齿轮金相组织能得到很好的细化，使铁素体和渗碳体组织细小。⑶、第二次升温保温步骤：再将齿轮快速升温至840±10℃，保温时间为2～3h，第二次升温保温步骤中，齿轮以≥900℃/h进行升温，通过再次升温至840±10℃并进行保温，使齿轮表层极细长的碳化物极易溶解、扩散形成细小的颗粒状碳化物，而心部铁素体组织则均匀化，使奥氏体中溶解的饱和碳化物更加细小。⑷、第二次降温保温步骤：将齿轮快速冷却至700±10℃，保温时间为3～4h，本发明齿轮快速冷却的速度为≥1200℃/h，如可在1260℃/h，通过再次冷却，使齿轮表层得到均匀的珠光体和细小的颗粒状碳化物，心部则得到均匀的珠光体和铁素体。⑸、第三次升温保温步骤：再将齿轮快速升温至820±10℃，保温时间为2～3h，齿轮以≥900℃/h进行升温，将齿轮加热至淬火温度。⑹、淬火冷却步骤：将820±10℃状态下的齿轮置入65～95℃的油液中迅速冷却，在保证表面获得细针状马氏体因此具有高硬度的同时，由于降低了淬火温度，故能减少淬火应力，降低淬火变形。⑺、回火步骤：将淬火后的齿轮放在回火炉内加热至180～220℃环境中进行低温回火，保温3～4h，出炉空冷至室温，低温回火的次数为两次，以降低淬火应力,并保持高硬度和高耐磨性。本发明在淬火完毕后，还可进行清洗步骤，清洗去除零部件表面油渍，且清洗液温度控制在50～60℃，将齿轮放置在清洗液中清洗去除零部件表面油渍。本发明对采用12Cr2Ni4A制成的齿轮进行淬火，具体淬火工艺参数见表1所示，表1采用本发明淬火方法制得的样件按标准TB/T2254-1991进行检测，具体检测数据见表2所示。表2项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6马氏体级别1级1级1级1级1级1级残余奥氏体级别1级1级1级1级1级1级表面硬度61HRC60.5HRC60.5HRC61HRC61.5HRC61HRC从表2中可以看出，采用本发明的高合金渗碳钢齿轮的淬火方法能有效细化表层马氏体，减少残余奥氏体含量，从而优化齿轮表面的金相组织，同时提高其表面硬度、耐磨性、疲劳强度和塑韧性指标。当前第1页1 2 3