一种提高齿轮渗碳用钢综合性能的热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种提高齿轮渗碳用钢综合性能的热处理方法，该方法包括预热处理、渗碳处理、空冷处理、高温回火处理、淬火处理及低温回火处理几个步骤。采用本热处理工艺对重型机械用大齿轮轴（φ180mm）进行热处理，得到的技术参数如下：表面硬度60~62HRC，心部硬度32~37HRC，表面马氏体及残余奥氏体级别1~3级，心部组织1~3级，常温冲击功KV

【技术实现步骤摘要】
一种提高齿轮渗碳用钢综合性能的热处理方法
本专利技术涉及齿轮渗碳用钢
，特别涉及一种用于提高齿轮渗碳用钢综合性能的热处理方法。
技术介绍
20CrMnMo钢作为一种常用的中淬透性的渗碳齿轮用钢，广泛应用于制造耐较大冲击载荷、接触应力及磨损的齿轮件。行业内热处理工艺对于截面尺寸小于100mm的20CrMnMo的一般技术参数要求为表面马氏体及残余奥氏体为1~4级，心部组织为1~4级，心部硬度28~33HRC，常温冲击功KV2≥31J，抗拉强度≥835MPa。现有的热处理技术虽然能够达到上述一般技术参数，但随着工件截面积的增大，市场竞争的不断加剧，用户对产品的技术参数要求不断提高，普通的热处理技术很难达到用户的技术参数要求。为了提高行业竞争力，通过提高渗碳齿轮用钢综合性能来达到提高产品的可靠性，使产品达到更高要求的技术参数，满足市场需要成为业界不断追求实现的目标。
技术实现思路
为克服上述现有技术中的不足，本专利技术目的在于提供一种能够有效提高齿轮渗碳用钢综合性能的热处理方法。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供的技术方案是：一种提高齿轮渗碳用钢综合性能的热处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：1）预热处理：以一定加热速率将工件加热至800±10℃，并保温1-2小时；2）渗碳处理：以一定加热速率将预热好的工件加热至920±10℃进行渗碳，渗碳分为强渗阶段和扩散阶段，强渗阶段碳势为1.10%-1.20%、达到设定渗层深度的70-80%，扩散阶段碳势为0.85%-0.90%、达到设定渗层深度；3）空冷处理：将渗碳处理后工件先降温至850±10℃，然后将工件出炉空冷，空冷时间2-3小时；4）高温回火处理：将空冷处理后工件加热至650±10℃进行保温处理，保温时间2-4小时；5）淬火处理：将工件温度加热至840±10℃，并保温3-5小时，然后将工件放入淬火油中，进行淬火处理；6）低温回火处理：将淬火后工件温度加热至200±5℃进行回火，回火时间8-10小时。优选的，所述工件采用20CrMnMo钢。优选的，步骤6）中需回火3次。优选的，步骤1）中预热处理保温时间为1小时。优选的，步骤1）、2）、4）、5）中加热速率均不大于150℃/h。优选的，步骤5）中工件放入65±5℃快速光亮淬火油，进行淬火处理。优选的，步骤5）中，在淬火处理过程中碳势为0.85%~0.90%。上述技术方案具有如下有益效果：通过该热处理工艺能有效提高齿轮渗碳用钢的综合性能，采用本热处理工艺对重型机械用大齿轮轴（φ180mm）进行热处理，得到的技术参数如下：表面硬度60~62HRC，心部硬度32~37HRC，表面马氏体及残余奥氏体级别1~3级，心部组织1~3级，常温冲击功KV2≥41J，抗拉强度≥1180MPa，屈服强度≥950MPa,断面收缩率≥15%，伸长率≥60%。行业内对于截面尺寸小于100mm的工件技术参数要求如下：表面硬度58~62HRC，心部硬度28~32HRC，表面马氏体及残余奥氏体级别1~4级，心部组织1~4级，常温冲击功KV2≥31J，抗拉强度≥835MPa。与行业内技术参数相比使用此热处理工艺，组织优良，力学性能有较大提高。附图说明图1为采用本专利技术热处理方式的工艺曲线图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及成效。现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本专利技术将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本专利技术的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本专利技术的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本专利技术的各方面变得模糊。此外，附图仅为本专利技术的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。本专利技术公开了一种提高齿轮渗碳用钢综合性能的热处理方法，该齿轮渗碳用钢可采用20CrMnMo钢，其具体热处理工艺步骤如下：首先进行预热处理，以不大于150℃/h的加热速率将工件加热至800±10℃，并保温1-2小时，一般为1小时，其目的在于使齿轮工件受热均匀，减少工件内部的热应力，避免较大变形。然后进行渗碳处理，以不大于150℃/h的加热速率将预热好的工件加热至920±10℃进行渗碳，渗碳分为强渗阶段和扩散阶段，强渗阶段碳势为1.10%-1.20%、渗碳程度达到设定渗层深度的70-80%，扩散阶段碳势为0.85%-0.90%、达到设定渗层深度；接着将渗碳处理后工件先降温至850±10℃，然后将工件出炉空冷，空冷时间2-3小时。由于大齿轮工件渗碳时间较长，晶粒长大趋势明显，同时考虑到变形的影响，因此待冷至850℃时再出炉空冷，即保证了变形量在合理的范围内，又达到了细化晶粒的目的。将进行空冷后的工件进行高温回火处理，以不大于150℃/h的加热速率将加热至650±10℃进行保温处理，保温时间2-4小时，其目的是消除渗碳层网状碳化物，使碳化物球化并消除内应力，增加了产品的耐磨性，提高了产品的寿命。接着进行淬火处理，先以不大于150℃/h的加热速率将工件加热至840℃±10℃，并保温4h。然后出炉将工件放入65±5℃快速光亮淬火油进行淬火，该过程中工件组织转变过程为珠光体转变为奥氏体，奥氏体转变为马氏体，在淬火加热阶段碳化物渗入了奥氏体，保证了淬火后马氏体的高强度和高硬度，经对比发现840℃淬火性能最佳。最后进行低温回火处理，再次将工件加热至200℃，进行回火处理，经试验对比发现200℃且三次回火后，表面残余奥氏体分解为马氏体，同时消除了热处理应力，满足了齿轮表面的高硬度并提高了心部的强韧性，效果最佳。通过该热处理工艺能有效提高齿轮渗碳用钢的综合性能，采用本热处理工艺对重型机械用大齿轮进行热处理，得到的技术参数如下：采用本热处理工艺对重型机械用大齿轮轴（φ180mm）进行热处理，得到的技术参数如下：表面硬度60~62HRC，心部硬度32~37HRC，表面马氏体及残余奥氏体级别1~3级，心部组织1~3级，常温冲击功KV2≥41J，抗拉强度≥1180MPa，屈服强度≥950MPa,断面收缩率≥15%，伸长率≥60%。行业内对于截面尺寸小于100mm的工件技术参数要求如下：表面硬度58~62HRC，心部硬度28~32HRC，表面马氏体及残余奥氏体级别1~4级，心部组织1~4级，常温冲击功KV2≥3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高齿轮渗碳用钢综合性能的热处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：/n1）预热处理：以一定加热速率将工件加热至800±10℃，并保温1-2小时；/n2）渗碳处理：以一定加热速率将预热好的工件加热至920±10℃进行渗碳，渗碳分为强渗阶段和扩散阶段，强渗阶段碳势为1.10%-1.20%、达到设定渗层深度的70-80%，扩散阶段碳势为0.85%-0.90%、达到设定渗层深度；/n3）空冷处理：将渗碳处理后工件先降温至850±10℃，然后将工件出炉空冷，空冷时间2-3小时；/n4）高温回火处理：将空冷处理后工件加热至650±10℃进行保温处理，保温时间2-4小时；/n5）淬火处理：将工件温度加热至840±10℃，并保温3-5小时，然后将工件放入淬火油中，进行淬火处理；/n6）低温回火处理：将淬火后工件温度加热至200±5℃进行回火，回火时间8-10小时。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高齿轮渗碳用钢综合性能的热处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1）预热处理：以一定加热速率将工件加热至800±10℃，并保温1-2小时；
2）渗碳处理：以一定加热速率将预热好的工件加热至920±10℃进行渗碳，渗碳分为强渗阶段和扩散阶段，强渗阶段碳势为1.10%-1.20%、达到设定渗层深度的70-80%，扩散阶段碳势为0.85%-0.90%、达到设定渗层深度；
3）空冷处理：将渗碳处理后工件先降温至850±10℃，然后将工件出炉空冷，空冷时间2-3小时；
4）高温回火处理：将空冷处理后工件加热至650±10℃进行保温处理，保温时间2-4小时；
5）淬火处理：将工件温度加热至840±10℃，并保温3-5小时，然后将工件放入淬火油中，进行淬火处理；
6）低温回火处理：将淬火后工件温度加热至200±5℃进行回火，回火时间8-10小时。


2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋任波，泮战侠，陆凯忠，裴进，
申请(专利权)人：苏州亚太金属有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32