一种耐磨钒钛齿轮及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨钒钛齿轮及其制备方法，所述耐磨钒钛齿轮的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.18~0.33%，铬为2.3~3.8%，锰为0.3~0.5%，硅为0.17~0.25%，镍为3.8~4.2%，钨为1.0~1.8%，钒为1.10~2.15%，钛为1.48~2.57%，铜为0.21~0.34%，钼为1.3~2.1%，稀土为0.18~0.32%，硼为0.0018~0.0041%，硫和磷的总含量不超过0.035%，余量为铁及不可避免的杂质，经过下列工艺：预热处理→等温退火处理→第一次淬火→第一次回火→渗碳处理→高温回火→第二次淬火→第二次回火→喷丸处理，最终得到的齿轮具有高的耐磨性、抗疲劳强度、硬度等力学性能，综合性能优良，使用寿命更长，特别适用于高速、重载荷、受冲击力大、齿轮模数大于6的场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种齿轮，特别是。
技术介绍
大型渗碳齿轮通常采用低碳合金渗碳钢制造，齿轮毛坯一般需经过锻坯一预先热处理一切削加工一渗碳淬火一精加工等多道冷热加工工序，以获得较高的表面硬度和良好的心部韧性，使成品齿轮具有耐磨、耐疲劳、耐腐蚀等优良性能，但是，仍存在着硬度不高、耐磨性不强等缺点，导致在一些需要齿轮承受高负荷的地方，齿轮的使用寿命常常不如预期，怎么提高齿轮的工作寿命就成为了提高齿轮行业竞争力的短板，为此，即使牺牲成本来达到高的耐磨性和强的接触疲劳强度的目的也是有价值的。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于:针对上述存在的问题，提供一种耐磨钒钛齿轮，在原有基础上，通过改变齿轮的化学组成和热处理工艺，从本质上改变齿轮的耐磨性、抗疲劳强度、硬度等力学性能，达到综合性能优良，使用寿命更长的目的。本专利技术采用的技术方案如下:一种耐磨钒钛齿轮，所述耐磨钒钛齿轮的组分按重量百分比计算(以下％均表示重量百分比)为:碳为0.18-0.33%，铬为2.3-3.8%，硅为 0.17-0.25%，锰为 0.3-0.5%，镍为 3.8-4.2%，钨为 1.0-1.8%，钒为 1.10-2.15%，钛为1.48-2.57%，铜为 0.21-0.34%，钼为 1.3-2.1%，稀土为 0.18-0.32%，硼为 0.0018-0.0041%，硫和磷的质量百分比不大于0.035%，余量为铁及不可避免的杂质。基于上述的一种耐磨钒钛齿轮的制备方法，包括以下步骤: 步骤1、将原料铁放入转炉中加热熔化，待原料铁全部熔化后，调节熔池温度，使熔池温度控制在1550°C左右，然后向熔池中加入脱碳剂，脱硫剂，脱氧剂，对熔池里的铁水进行脱碳、脱硫、脱氧； 步骤2、脱碳、脱硫、脱氧工序完成后，升温熔池温度，使之达到160(TC左右，保持5min，然后向熔池中，连续加入高碳铬铁、锰铁、铜铁、钼铁和镍粒，使熔池中的铬含量、锰含量、铜含量、钼含量和镍含量达到预定要求，调节温度，使温度控制在1600°C左右，保持1min ; 步骤3、待步骤3结束后，再向熔池中加入原料钼铁、钒铁、钛铁和铌铁，并且继续加入脱碳剂进行脱碳，待铁熔化完后，升高熔池温度，使温度控制在170(TC，保持5min，加入脱氢剂，脱氮剂，脱碳剂，脱硫剂，脱氧剂，此时对合金成分进行微调，使之达到预定成分要求，继续脱碳，控制碳的含量； 步骤4、待碳含量达到0.18%~0.33%时，向熔池中加入硅铁和铝还原熔池中的金属铬，并控制硅和铝的含量，使之达到预定成分要求，真空保温15min，冶炼结束，最后向钢包中加入指定量的稀土和硼； 步骤5、冶炼过后的钢包经浇铸成型，锻造加工后，通过车床加工成齿轮。进一步，所述耐磨钒钛齿轮的热处理工艺包括以下步骤: 步骤1、预热处理:将加工好的齿轮放入加热炉中预热，加热温度到350°C，并保温lh，升温速率不大于20°C /s，然后再加热到650°C，保温l~2h，升温速率不大于30°C /s ; 步骤2、等温退火处理:将预热好的齿轮升温至900°C，升温速率控制在70°C /min，保温40min，然后水冷至650°C，保温4h，然后再空冷至室温； 步骤3、第一次淬火:等温退火处理完成后，将齿轮的齿部置于盐炉中加热到900°C，升温速率大于100°C /s，保温lmin，然后预冷到820°C，再油冷至190~210°C，保温30min，最后空冷至室温； 步骤4、第一次回火:第一次淬火完成后，将齿轮加热到200~210°C回火，保温lh，再空冷至室温； 步骤5、渗碳处理:将第一次回火处理后的齿轮放入渗碳炉中，加热至920°C，对齿轮的齿尖进行渗碳处理，渗碳速度保持在0.2-0.22mm/h，渗碳深度达到1.0-1.2mm，齿尖表面含碳量达到0.8-1.0%，渗碳达到预定要求后，空冷至室温； 步骤6、高温回火:将渗碳处理后的齿轮加热到500~550°C高温回火，保温20min，空冷至室温；步骤7、第二次淬火:待第一次回火完成后，用高频淬火感应线圈对齿轮的齿根进行局部加热，加热温度到930~950°C，加热时间为1.5~2s，保温lmin，然后于480~500°C的淬火油中油冷至480~500°C，再于230~250°C的淬火油中油冷至230~250°C，最后再水冷至室温；步骤8、第二次回火:待第二次淬火完成后，将齿轮加热到180~200°C回火，保温4h，然后空冷至室温。进一步，所述耐磨钒钛齿轮热处理完后，还需进行喷丸处理。—种耐磨钒钛齿轮的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤: 步骤1、将原料铁放入转炉中加热熔化，待原料铁全部熔化后，调节熔池温度，使熔池温度控制在1550°C左右，然后向熔池中加入脱碳剂，脱硫剂，脱氧剂，对熔池里的铁水进行脱碳、脱硫、脱氧； 步骤2、脱碳、脱硫、脱氧工序完成后，升温熔池温度，使之达到160(TC左右，保持5min，然后向熔池中，连续加入高碳铬铁、锰铁、铜铁、钼铁和镍粒，使熔池中的铬含量、锰含量、铜含量、钼含量和镍含量达到预定要求，调节温度，使温度控制在1600°C左右，保持1min ; 步骤3、待步骤3结束后，再向熔池中加入原料钼铁、钒铁、钛铁和铌铁，并且继续加入脱碳剂进行脱碳，待铁熔化完后，升高熔池温度，使温度控制在170(TC，保持5min，加入脱氢剂，脱氮剂，脱碳剂，脱硫剂，脱氧剂，此时对合金成分进行微调，使之达到预定成分要求，继续脱碳，控制碳的含量； 步骤4、待碳含量达到0.18%~0.33%时，向熔池中加入硅铁和铝还原熔池中的金属铬，并控制硅和铝的含量，使之达到预定成分要求，真空保温15min，冶炼结束，最后向钢包中加入指定量的稀土和硼； 步骤5、冶炼过后的钢包经浇铸成型，锻造加工后，通过车床加工成齿轮。进一步，其热处理工艺为: 步骤1、预热处理:将加工好的齿轮放入加热炉中预热，加热温度到350°C，并保温lh，升温速率不大于20°C /s，然后再加热到650°C，保温l~2h，升温速率不大于30°C /s ; 步骤2、等温退火处理:将预热好的齿轮升温至900°C，升温速率控制在70°C /min，保温40min，然后水冷至650°C，保温4h，然后再空冷至室温； 步骤3、第一次淬火:等温退火处理完成后，将齿轮的齿部置于盐炉中加热到900°C，升温速率大于100°C /s，保温lmin，然后预冷到820°C，再油冷至190~210°C，保温30min，最后空冷至室温； 步骤4、第一次回火:第一次淬火完成后，将齿轮加热到200~210°C回火，保温lh，再空冷至室温； 步骤5、渗碳处理:将第一次回火处理后的齿轮放入渗碳炉中，加热至920°C，对齿轮的齿尖进行渗碳处理，渗碳速度保持在0.2-0.22mm/h，渗碳深度达到1.0-1.2mm，齿尖表面含碳量达到0.8-1.0%，渗碳达到预定要求后，空冷至室温； 步骤6、高温回火:将渗碳处理后的齿轮加热到500~550°C高温回火，保温20min，空冷至室温；步骤7、第二次淬火:待第一次回火完成后，用高频淬火感应线圈对齿轮的齿根进行局部加热，加热温度到930~950°C，加热时间为1.5~2s，保温lmin，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨钒钛齿轮，其特征在于，所述耐磨钒钛齿轮的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.18~0.33%，铬为2.3~3.8%，硅为0.17~0.25%，锰为0.3~0.5%，镍为3.8~4.2%，钨为1.0~1.8%，钒为1.10~2.15%，钛为1.48~2.57%，铜为0.21~0.34%，钼为1.3~2.1%，稀土为0.18~0.32%，硼为0.0018~0.0041%，硫和磷的质量百分比不大于0.035%，余量为铁及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何鹏，
申请(专利权)人：何鹏，
类型：发明
国别省市：四川;51