一种高碳钢制锥齿轮的热处理工艺制造技术

一种高碳钢制锥齿轮的热处理工艺，步骤一、下料；步骤二、锻坯组分均匀化处理；步骤三、机械切削加工；步骤四、渗碳后空冷；步骤五、高温回火；步骤六、分级淬火；步骤七、清洗；步骤八、冷处理；步骤九、低温回火；步骤十、喷砂清理。本发明专利技术优点：通过控制高碳钢在奥氏体化的组织状态、奥氏体化后的冷却速度、中温等温温度和等温时间，获得由含过饱和碳的单相铁素体构成的板条状贝氏体与细小均匀分布的颗粒状碳化物组成的组织，以改善高碳钢的韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种高碳钢制锥齿轮的热处理工艺
本专利技术涉及一种高碳钢制锥齿轮的热处理工艺。
技术介绍
高碳钢制齿轮以往多采用普通气体渗碳后二次淬火工艺。渗碳后表面碳浓度为1.09Tl.3%，在后续磨削时经常出现网状或平行的条状裂纹，且表面有时出现麻点等缺陷，这种缺陷产生的原因是碳含量较高的渗碳层淬火后，存在较多的残留奥氏体，这种不稳定的组织，在高速磨削冲击和压力作用下转变为应力较大的新生马氏体，在表面强大拉应力的作用下而产生的。 传统上认为，钢中碳含量过高，碳化物易于网状析出，而致材料脆性大，因而高碳钢在工程上很少应用。随着材料加工技术的发展，高碳钢的研究获得突破性进展。目前国内外一般采用热机械变形或多重热处理技术控制高碳钢的碳化物形成状态，以改善钢的脆性。但前者带来环境噪音污染，而后者具有高能耗，均不利于工业化应用。 若采用中温等温热处理工艺，形成由含过饱和碳的单相铁素体构成的板条状贝氏体加细小均匀分布的颗粒状碳化物组织，即控制碳原子主要以固溶形式存在于贝氏体铁素体中，以有效地克服碳化物以大块或结网状的析出，进而改善材料的韧性。这不仅使得高碳钢的应用潜质得以彰显，而且得以发展出一种新型的高碳钢加工工艺。高碳钢有着较为广泛的工程应用前景，控制中温等温热处理工艺，获得由含过饱和碳的单相铁素体构成的板条状贝氏体加细小均匀分布的颗粒状碳化物组织的研究有着强烈工程应用背景。然而使高碳钢具有由含过饱和碳的单相铁素体构成的板条状贝氏体加细小均匀分布的颗粒状碳化物组织是较困难的。关键的问题是如何选择适宜的热处理条件，如奥氏体化温度、奥氏体化后的冷却速度、中温等温温度及等温时间等控制组织形成条件的协调组合。目前，关于高碳钢通过中温等温热处理工艺获得由含过饱和碳的单相铁素体构成的板条状贝氏体加细小均匀分布的颗粒状碳化物组成的组织的研究工作国内外鲜有报道。 申请号201210392812.6公开了一种中高碳钢的热处理方法，以钢为主要原料,根据以上组分配比，进行合金化；退火处理；奥氏体化处理；再在260°C的温度下进行等温淬火或者不完全淬火，保温400s ;再进行渗纳米氧化铝；最后取出钢材工件，冷却到室温。此方法步骤比较复杂，成本要求较高。 中国专利号02150879.8，【公开日】2003年05月14日，公开了一份名称为高强度超高碳钢及其生产工艺的专利文件，该高强度超高碳钢及其生产工艺，其合金成分为(重量百分比):C:1.0 ?2.0%、Cr:0.5 ?2.0%、Mn:0.2 ?0.8%、Si 和 Al 中的一种、余 Fe ;生产工艺包括选取合适的添加元素，用喷射成形工艺获得坯料；然后进行大变形量(压下量达50%?70%)热轧，空冷后所得材料无须调质处理，即可达到100MPa左右的屈服强度与1300MPa左右的抗张强度，并有8?11%延伸率的塑性。喷射成形坯料由于形成均匀细小的组织而具有优异的高温变形能力。由此可施行大变形量的热轧，使组织充分致密并且更为均匀细化，从而获得高强度超高碳钢材料。该方法简单高效，降低能源消耗与生产成本，便于实现规模生产。 上述专利表明了超高碳钢的组分含量和生产工艺，但是没有给出其热处理方式。它的处理工艺与传统高碳钢不同，该钢在奥氏体化加热时需形变处理以获得较多的位错亚结构，完全奥氏体化淬火后经高温回火获得弥散球状渗碳体和铁素体基体。由于有大量的超细碳化物，在二次加热过程中碳化物将阻碍奥氏体晶粒长大，获得超细奥氏体晶粒。细小的奥氏体晶粒在不同的冷却条件下可获得所需的超细基体组织，如空冷可获得超细珠光体，淬火可获得超细马氏体。但是传统的淬火方法获得的马氏体存在的耐磨性不足、存在疲劳性差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述存在问题提供一种克服高碳钢制锥齿轮碳化物大块或网状析出的热处理工艺，该工艺可以克服碳化物以大块或结网状析出，使材料获得由含过饱和碳的单相铁素体构成、金相上呈现板条状的贝氏体组织与细小均匀分布的颗粒状碳化物组成的组织,从而改善材料的韧性性能。 本专利技术的技术方案:一种高碳钢制锥齿轮的热处理工艺，所述热处理工艺的整个过程均在空气环境条件下进行，步骤如下:步骤一、下料；步骤二、锻坯组分均匀化处理；步骤三、机械切削加工；步骤四、渗碳后空冷；步骤五、高温回火；步骤六、分级淬火；步骤七、清洗；步骤八、冷处理；步骤九、低温回火；步骤十、喷砂清理。 进一步的，所述锻坯组分均匀化处理:升温至950-1050°C并在该温度下等温匀化退火处理，处理时间为5小时。 进一步的，所述锻坯组分均匀化处理后经高温奥氏体化处理:将上述组分均匀化处理后的高碳钢制锥齿轮在860-920°C温度下进行等温处理，处理时间为30分钟。 进一步的，高温奥氏体化后冷却处理:将高温奥氏体化处理后的高碳钢制锥齿轮的温度从860-920°C冷却到200-270°C，冷却速度为25-35°C/s。 进一步的，中温等温处理:将上述后冷却处理后的高碳钢在200-280°C温下进行中温等温处理，等温处理时间为2-60分钟，使该高碳钢等温获得由含过饱和碳的单相铁素体构成的板条状贝氏体和细小均匀分布的颗粒状碳化物组成的组织，等温处理后水冷至室温即可。 进一步的，所述渗碳:齿轮在室温下以心棒定位，每个齿轮下面装适当厚度的垫块，整挂一起吊装到RQ3-75-9气体渗碳炉中，经86(T880°C加热透烧60min后，升温到90(T910°C保温90min，再升温到920°C保温2?4h后空冷。 进一步的，所述高温回火:在RJJ-36-6回火炉中加热到64(T680°C，并保温2h 后空冷。 进一步的，所述分级淬火:将齿轮装入浅盘中，并用木炭或新铸铁屑保护，在RX3-45-9中温箱式电阻炉中80(T820°C加热并保温4(T60min ;出炉后去除保护屑，将齿部向上平放在铁丝网的吊框内，迅速吊入16(T220°C的熔融硝盐浴内冷却7?12min，空冷到室温。 进一步的，所述冷处理:齿轮清洗后装入干冰+酒精为制冷剂的冷处理箱中，保持l?1.5h后回升至室温。 进一步的，所述回火:在电阻炉中180°C加热，保温2h后空冷。 本专利技术一种高碳钢制锥齿轮的热处理工艺的有益效果是:该热处理工艺过程为:先对铸态材料进行成分均匀化退火，之后对材料高温奥氏体化，然后进行冷却，冷却至中温等温温度区间，再在该温度区间等温，以获得由含过饱和碳的单相铁素体构成的板条状贝氏体和细小均匀分布的颗粒状碳化物组成的组织。 通过控制高碳钢在奥氏体化的组织状态、奥氏体化后的冷却速度、中温等温温度和等温时间，获得由含过饱和碳的单相铁素体构成的板条状贝氏体与细小均匀分布的颗粒状碳化物组成的组织，以改善高碳钢的韧性。 使用该工艺制造的锥齿轮的渗碳层深度为0.85?1.05mm，碳化物彡5级，马氏体<4级，残留奥氏体< 3级，硬度> 6IHRC0渗碳后空冷即可硬化，而且热处理变形敏感性和过热敏感性都很小；具有耐磨性好、疲劳强度高等优点；渗碳后组织中存在较多的不稳定的残留奥氏体通过冷处理使其转变为马氏体，从而进一步提高齿轮的硬度和耐磨性，同时有利于稳定齿轮的精度。 【具体实施方式】 以下结合实施例对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高碳钢制锥齿轮的热处理工艺，所述热处理工艺的整个过程均在空气环境条件下进行，其特征在于，步骤如下 ：步骤一、下料；步骤二、锻坯组分均匀化处理；步骤三、机械切削加工 ；步骤四、渗碳后空冷 ；步骤五、高温回火 ；步骤六、分级淬火 ；步骤七、清洗 ；步骤八、冷处理 ；步骤九、低温回火 ；步骤十、喷砂清理。

【技术特征摘要】
1.一种高碳钢制锥齿轮的热处理工艺，所述热处理工艺的整个过程均在空气环境条件下进行，其特征在于，步骤如下: 步骤一、下料； 步骤二、锻坯组分均匀化处理； 步骤三、机械切削加工； 步骤四、渗碳后空冷； 步骤五、高温回火； 步骤六、分级淬火； 步骤七、清洗； 步骤八、冷处理； 步骤九、低温回火； 步骤十、喷砂清理。2.根据权利要求1所述的高碳钢制锥齿轮的热处理工艺，其特征在于，所述锻坯组分均匀化处理:升温至950-1050°C并在该温度下等温匀化退火处理，处理时间为5小时。3.根据权利要求2所述的高碳钢制锥齿轮的热处理工艺，其特征在于，所述锻坯组分均匀化处理后经高温奥氏体化处理:将上述组分均匀化处理后的高碳钢制锥齿轮在860-920°C温度下进行等温处理，处理时间为30分钟。4.根据权利要求3所述的高碳钢制锥齿轮的热处理工艺，其特征在于，高温奥氏体化后冷却处理:将高温奥氏体化处理后的高碳钢制锥齿轮的温度从860-920°C冷却到200-270°C，冷却速度为 25-35°C/S。5.根据权利要求4所述的高碳钢制锥齿轮的热处理工艺，其特征在于，中温等温处理:将上述后冷却处理后的高碳钢在200-280°C温下进行中温等温处理，等温处理时间为2-60分钟，使该高碳钢等温获得由含过饱和碳的单相铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱国东，
申请(专利权)人：无锡乐华自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32