一种高Ni渗碳齿轮钢的后热处理工艺的制作方法

本发明涉及高ni渗碳钢的热处理工艺，尤其是涉及一种用于生产重载齿轮、高速齿轮及承受冲击载荷较大零部件的高ni渗碳齿轮钢的后热处理工艺。

背景技术：

1、20cr2ni4渗碳齿轮钢属于中合金高ni渗碳钢，淬透性好，芯部硬度高、韧性好，常用于重载齿轮、高速齿轮及承受冲击载荷较大零部件的加工制作，广泛应用于化工、冶金、矿山机械、电站、船舶、航空、军工等领域中与主机配套和通用减速器中的传动件，应用范围广，遍及国民经济多个部门。

2、国标gb/3077-2015规定，20cr2ni4材料合金元素的质量百分比(％)为：c 0.17～0.23，si 0.17～0.37，mn 0.30～0.60，cr 1.25～1.65，ni 3.25～3.65；残余元素:p≤0.030，s≤0 .030，cu≤0 .30，mo≤0 .10，奥氏体晶粒度不粗于5级。为提高零部件的综合力学性能及使用寿命，需要对其进行强化热处理，常用的强化热处理工艺有渗碳淬火、渗氮以及感应淬火等。

3、由于该材料合金含量高，经渗碳淬火热处理工艺处理后零部件表面残余的奥氏体普遍较多，有时会导致硬度不能满足工艺58-62hrc的要求，对这些零部件（齿轮）往往是通过重新淬火来提高硬度，但重新淬火一方面浪费了能源，提高了生产成本，延长了生产周期，另一方面也增大了零部件的变形量，最为关键的是一旦重新淬火后硬度依然达不到工艺要求，工件将不得不进行报废处理。因此，如何在常规热处理工艺后对表面残余奥氏体多、硬度不能满足要求的这些零部件找到合适的处理方式，既能够继续降低零部件表面的残余奥氏体，还能提高零部件的表面硬度已成为齿轮热处理行业亟待解决的一大难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高ni渗碳齿轮钢的后热处理工艺，以解决20cr2ni4渗碳齿轮钢在常规热处理后一些零部件存在的残余奥氏体偏高，表面硬度低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

3、本发明所述的高ni渗碳齿轮钢的后热处理工艺，是将经过常规热处理工艺处理后，经检测表面残余奥氏体较多的零部件，按照残余奥氏体的等级，在170℃~190℃或230℃~270℃温度下回火处理14~16h。

4、回火温度最佳为180℃或260℃，回火时间最佳为15h。

5、当零部件表面残余奥氏体＞5级时，有两种处理方法：

6、其一：如果生产厂家具有冷处理设备资源时，可先将零部件在-40℃条件下冷处理2~3h，然后在180℃温度下回火处理15h；其二：如果生产厂家没有冷处理设备资源，可将零部件在260℃温度下回火处理15 h。

7、当零部件表面残余奥氏体≤4级时，先将零部件在-40℃条件下冷处理2~3h，然后在180℃温度下回火处理15h。

8、本发明的优点在于：

9、采用低温回火的方法来降低高ni渗碳钢经热处理工艺后出现的零部件表面残余奥氏体偏高、表面硬度低的问题，可以很好的解决热处理行业的一大难题。

10、由于20cr2ni4渗碳齿轮钢中的残余奥氏体稳定化在24小时内相对不敏感，放置24小时内进行冷处理，残余奥氏体会进一步转化为硬度较高的马氏体，残余奥氏体含量降低，硬度提高；提高回火温度一方面残余奥氏体转化为马氏体降低了残余奥氏体含量，提高了硬度，另一方面碳原子从奥氏体和马氏体析出降低了硬度，当残余奥氏体较多时，提高硬度可以起到主要作用。

11、试验证明，经过常规热处理工艺处理后，对于零部件表面残余奥氏体较多且硬度偏低的零部件，经过本发明的后热处理工艺处理后， 其表面残余奥氏体含量可由4~5级降为3级，表面硬度提高1~5hrc不等，经过生产实际验证，经处理后产品重新达到技术要求的比例为85~90%，大大提高了零部件的合格率。

技术特征：

1.一种高ni渗碳齿轮钢的后热处理工艺，其特征在于：将经过热处理工艺处理后表面残余奥氏体较多的零部件，按照残余奥氏体的等级，在170℃~190℃或230℃~270℃温度下回火处理14~16h。

2.根据权利要求1所述的高ni渗碳齿轮钢的后热处理工艺，其特征在于：所述回火温度为180℃或260℃，回火时间为15h。

3.根据权利要求2所述的高ni渗碳齿轮钢的后热处理工艺，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的高ni渗碳齿轮钢的后热处理工艺，其特征在于：当零部件表面残余奥氏体＞5级时，将零部件在260℃温度下回火处理15 h。

5.根据权利要求2所述的高ni渗碳齿轮钢的后热处理工艺，其特征在于：当零部件表面残余奥氏体≤4级时，先将零部件在-40℃条件下冷处理2~3h，然后在180℃温度下回火处理15h。

技术总结
本发明公开了一种高Ni渗碳齿轮钢的后热处理工艺，是将经过常规热处理工艺处理后，经检测表面残余奥氏体较多的零部件，按照残余奥氏体的等级，在170℃~190℃或230℃~270℃温度下回火处理14~16h。具体的，当零部件表面残余奥氏体＞5级时，可先将零部件在‑40℃条件下冷处理2~3h，然后在180℃温度下回火处理15h；也可将零部件在260℃温度下回火处理15 h。当零部件表面残余奥氏体≤4级时，需先将零部件在‑40℃条件下冷处理2~3h，然后在180℃温度下回火处理15h。经过本发明的后热处理工艺处理后，零部件表面残余奥氏体较多且硬度偏低的零部件，其表面残余奥氏体含量可由4~5级降为3级，表面硬度提高1~5HRC不等，经过生产实际验证，经处理后产品重新达到技术要求的比例为85~90%，大大提高了零部件的合格率。

技术研发人员：陈生超,许鸿翔,赵少甫,徐广涛,戎泽玉,郭敬强,王红伟,张衡,李子岩,秦盛伟
受保护的技术使用者：郑州机械研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13