制造渗碳或碳氮共渗钢工件的工艺制造技术

制造钢制机械零部件的方法，在该法中，制造钢的零部件毛坯，然后对该零部件毛坯的至少部分表面进行高温渗碳或碳氮共渗，构成该零件的钢的化学成分如说明书中所示。将该化学成分调整得使该钢的Ｊｏｍｉｎｙ曲线为：４５ＨＲＣ≤Ｊ↓［３］≤５０ＨＲＣ，３９ＨＲＣ≤Ｊ↓［１１］≤４７ＨＲＣ，３１ＨＲＣ≤Ｊ↓［２５］≤４０ＨＲＣ，使５次Ｊｏｍｉｎｙ试验的平均值Ｊ↓［３ｍ］、Ｊ↓［７ｍ］、Ｊ↓［１１ｍ］和Ｊ↓［２５ｍ］如此：｜Ｊ↓［１１ｍ］－Ｊ↓［３ｍ］×１４／２２－Ｊ↓［２５ｍ］×８／２２｜≤２．５ＨＲＣ及Ｊ↓［３ｍ］－Ｊ↓［１５ｍ］≤９ＨＲＣ。用于制造该零部件的渗碳或碳氮共渗钢。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造钢工件，其至少部分表面经渗碳或碳氮共渗，再经油淬或气体淬火而硬化。很多钢制机械零件，如齿轮，是经渗碳或碳氮共渗而表面硬化的。为此，将这类零部件在富碳或富碳和氮的气氛中，在大于900℃的温度下保持数小时，从而经由于这些元素自表面向内扩散，使钢的表面下的一定深度内富集碳或碳和氮，然后将此零部件于冷、温或热油中，或于气体中淬火，从而使表面硬化。这种渗碳或碳氮共渗作业也可在大于1000℃的温度下进行，这种作业被称为高温渗碳或碳氮共渗作业。为制造这类零部件，采用含碳0.15％-0.35％，用铬，或铬和钼，或铬和锰合金化的钢。但，这种可使另部件表面及靠近表面处得到高硬度，可使其芯部得到良好的机械性能的技术具有产生变形的缺点，这种变形导致该零部件报废，或需要经受昂贵的机加工作业。本专利技术的目的在于通过提供一种制造钢工件的方法来弥补这一缺点，所述的钢工件的至少部分表面是经渗碳或碳氮共渗，尤其是高温渗碳或碳氮共渗而硬化的。为此，本专利技术的主题是制造钢制零部件的工艺，按此工艺，制造钢制件的毛坯，然后进行至少该件毛坯的部分表面的渗碳或碳氮共渗，尤其是高温渗碳或碳氮共渗处理。按此工艺，构成该工件的钢的化学成份包括(％重量)0.15％≤C≤0.35％0％≤Si≤0.6％0％≤Mn+Cr+Ni+Mo≤5％0％≤Al≤0.1％0％≤Cu≤0.5％0％≤S≤0.15％P≤0.03％任选地含最多0.02％的Te、最多0.04％的Se、最多0.07％的Pb、最多0.005％的Ca，余量的Fe及来自冶炼时的杂质。此外，调整该钢的成份，以使其Jominy曲线如下45HRC≤J3≤50HRC39HRC≤J11≤47HRC31HRC≤J25≤40HRC及使5次Jominy试验的J3m、J11m、J15m及J25m的平均值如下|J11m-J3m×14/22-J25m×8/22|≤2.5HRC及J3m-J15m≤9HRC，而最好是≤8HRC。Jominy曲线最好这样至少满足下列条件之一10×(J7m-J11m)/(4×(J15m-J25m))×2.15及10×(J7m-J15m)/(8×(J15m-J25m))≤2。该钢的化学成份最好如下0.2％≤C≤0.26％0.05％≤Si≤0.5％1％≤Mn≤1.6％0.4％≤Cr≤1.5％0.08％≤Mo≤0.27％0％≤Ni≤0.6％0.003％≤Al≤0.06％0％≤Cu≤0.3％0％≤S≤0.1％P≤0.03％该化学成份更好是0.21％≤C≤0.25％0.1％≤Si≤0.45％1.1％≤Mn≤1.5％0.9％≤Cr≤1.4％0.09％≤Mo≤0.26％0％≤Ni≤0.6％0.005％≤Al≤0.05％0％≤Cu≤0.3％0％≤Ti≤0.05％P≤0.03％较好是，该钢含0.004％-0.02％的N及可含0-0.05％的Ti。本专利技术还涉及一种渗碳钢，其化学成份正是上述成份；该渗碳钢的Jominy曲线如下45HRC≤J3≤50HRC39HRC≤J11≤47HRC31HRC≤J25≤40HRC5次Jominy试验的平均值J3m、J11m、J15m及J25m为|J11m-J3m×14/22-J25m×8/22|≤2.5HRC及J3m-J15m≤9HRC，而较好是≤8HRC。5次Jominy试验的平均值J7m、J11m、J15m和J25m最好要满足下列条件中的至少一个10×(J7m-J11m)/(4×(J15m-J25m))≤2.15及10×(J7m-J15m)/(8×(J15m-J25m))≤2。现将详述本专利技术，但是以非限制性的形式说明，而以实施说明。本专利技术人最近意想不到地发现；由于渗碳处理或碳氮共渗处理结束时进行的淬火而产生的变形，只要制造零部件所用的钢，其Jominy曲线不象通常为此目的所用钢的Jominy曲线一样，实际上没有转折点，就能大为减少，甚至消除。特别是，他们已发现采用含下述成份的钢是合乎要求的-含0.15％-0.35％的C，以便使该钢易于机加工，以及为在部件的未渗碳或未碳氮共渗的部位得到足够的韧性；-为保证钢充分脱氧，含最多0.6％的Si。-含Mn、Cr、Mo及Ni之类的合金元素，其量，如，使它们之和保持小于5％，以便提供足够的淬透性，以便调整Jominy曲线的形状及调整该零部件芯部和渗碳，或碳氮共渗区的机械性能。-为完全脱氧及控制晶粒度，含最多0.1％的Al。-含小于0.5％的Cu，它为被认为是一种倾向于降低未渗碳或未碳氮共渗区的延展性和韧性的杂质。-为形成硬的氮化物，任选地含0％-0.05％的Ti；-为形成氮化物，较好是必须含总是存在的，而且与Al或Ti反应的，0.004％-0.02％的N。-为改善机加工性能，含最多为0.15％的S。-含小于0.03％的，作为对延展性和韧性具有有害作用杂质的P。该钢还含最多为0.02％的Te、最多为0.04％的Se，最多为0.07％的Pb及最多为0.005％的Ca，以便改善其机加工性能。该成分中的其余部分为Fe及来源于冶炼的杂质。调整该化学成份，以便使该钢的Jominy曲线为45HRC≤J3≤50HRC39HRC≤J11≤47HRC31HRC≤J25≤40HRC而且使5次Jominy试验的J3m、J7m、J11m、J15m及J25m的平均值为|J11m-J3m×14/22-J25m×8/22|≤2.5HRC及J3m-J15m≤9HRC，而较好是≤8HRC。Jominy曲是表征淬透性的曲线。它是通过沿一端经喷水淬火的园柱形试样的母线测量硬度而获得的。在离喷水端xmm处测得的硬度被称为Jx。这种试验是本领域中普通技术人员熟知的。但在这种曲线中自然有相当大的分散。这就是为何Jominy曲线的形状是一方面以各点J3、J11及J25的值的范围，另一方面以关系|J11m-J3m×14/22-J25m×8/22|≤2.5HRC为特征的原因，这些数值均涉及对同一种钢进行的5次不同试验的平均值。尤其是，顺次进行5次同样试验；而每次试验，至少测了J3、J7、J11、J15及J25的值，这样就得到了5个J3、J7、J11、J15及J25的值，然后算出每个点Jx的5个值的平均Jxm。在这种关系式中，竖杠本身已知是绝对值的符号。与关系式J3m-J15m≤9HRC或≤8HRC结合，该关系式本身表达了这样的事实Jominy曲线未出现转折点。Tominy曲线的合乎要求的形状可通过使其满足下列关系10×(J7m-J11m)/(4×(J15m-J25m))≤2.15及10×(J7m-J15m)/(8×(J15m-J25m))≤2。中的至少一个而被修整。这类Jominy曲线，尤其是可用刚才定义过的符合本专利技术的钢而获得，但该钢的化学成份尤其要含有(％重量)-为使该钢制件在渗碳或碳氮共渗前不具有过高的硬度，及为了达到良好的可渗碳或可共渗碳氮的能力，含0.2％-0.26％，较好是0.21％-0.25％的碳；-为获得良好的内部致密性，为固定S，及与Cr和Mo结合调整淬透性，从而得到令人满意的Jominy曲线，含1％-1.6％，更好是1.1％-1.5％的Mn；-含0.05％-0.5％，而更好是0.1％-0.45％的Si；-为使渗碳或碳氮共渗层硬化，及与Mn和Mo结合来调本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造钢制机械零部件的方法，在该法中，制造该钢制零部件的毛坏，然后，任选地在高温下，对该零部件毛坯的至少部分表面进行渗碳或碳氮共渗处理，其特征在于构成该零部件的钢含有（％重量）： ０．１５％≤Ｃ≤０．３５％ ０％≤Ｓｉ≤０．６％ ０％≤Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ＋Ｍｏ≤５％ ０％≤Ａｌ≤０．１％ ０％≤Ｃｕ≤０．５％ ０％≤Ｓ≤０．１５％ Ｐ≤０．０３％ 任选地含，最多０．０２％的Ｔｅ、最多０．０４％的Ｓｅ、最多０．０７％的Ｐｂ、最多０．００５％的Ｃａ，余量的Ｆｅ及来自冶炼的杂质，调整该化学成份，从而使该钢的Ｊｏｍｉｎｙ曲线为： ４５ＨＲＣ≤Ｊ↓［３］≤５０ＨＲＣ ３９ＨＲＣ≤Ｊ↓［１１］≤４７ＨＲＣ ３１ＨＲＣ≤Ｊ↓［２５］≤４０ＨＲＣ 而且使５次Ｊｏｍｉｎｙ试验的Ｊ↓［３ｍ］、Ｊ↓［１１ｍ］、Ｊ↓［１５ｍ］和Ｊ↓［２５ｍ］平均值为： ｜Ｊ↓［１１ｍ］－Ｊ↓［３ｍ］×１４／２２－Ｊ↓［２５ｍ］×８／２２｜≤２．５ＨＲＣ及 Ｊ↓［３ｍ］－Ｊ↓［１５ｍ］≤９ＨＲＣ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C比查德，
申请(专利权)人：阿斯克迈塔尔公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]