一种提高柔性齿轮40CrNiMo钢强度的热处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种提高柔性齿轮40CrNiMo钢强度的热处理工艺，首先将40CrNiMo钢在1000

【技术实现步骤摘要】
一种提高柔性齿轮40CrNiMo钢强度的热处理工艺


[0001]本专利技术涉及一种提高柔性齿轮40CrNiMo钢强度的热处理工艺，属于热处理等温淬火


技术介绍

[0002]钢铁材料作为现代社会的物质基础，以其优越的强韧性能、良好的加工性能以及低廉的制造成本已经成为工业生产和人民生活中不可或缺的原材料，如今钢铁材料已经渗透到人类社会生活的各个领域，其中40CrNiMo钢凭借其高淬透性以及高强度被广泛应用于齿轮、轴类零件、紧固件等等。一般地，常见的齿轮传动采用的是刚性机构，而谐波齿轮的传动主要是靠柔性齿轮的弹性变形来实现机械传动的，谐波齿轮传动机构主要由刚性齿轮、柔性齿轮和谐波发生器三部分零件构成。其工作原理是利用具有长短轴的谐波发生器首先发生转动，进而迫使柔性齿轮产生弹性变形，使得柔轮与带有内齿的刚轮互相作用来传递运动。然而柔轮在长时间的服役过程中，由于强塑性的不足，在交变应力的作用下会导致变形甚至疲劳断裂，所以通过热处理工艺使材料获得优异的力学性能显得尤为重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种提高柔性齿轮40CrNiMo钢强度的热处理工艺。
[0004]本专利技术将奥氏体化后的柔性齿轮40CrNiMo钢放入稍低于马氏体开始转变温度的熔融盐浴炉中等温一定时间，首先会形成一定体积分数的马氏体，这些马氏体的形成会向周围未转变的奥氏体中引入大量的位错；在等温保持阶段，马氏体和未转变奥氏体界面以及位错处为贝氏体提供了更多的形核位点，提高了贝氏体转变的动力学，而且先形成的马氏体会划分奥氏体，使得之后形成的贝氏体晶粒更加细小，起到细晶强化的作用；冷却到室温阶段，未转变的奥氏体会发生马氏体相变，形成马奥岛；所以等温淬火后组织包括马氏体+贝氏体+残余奥氏体。马氏体和贝氏体都属于硬质相，所以其具有高屈服强度、高硬度、高强度、高耐磨性等性能，而作为软相的残余奥氏体提高了材料的延伸率。
[0005]本专利技术考虑了轧制退火态的柔性齿轮40CrNiMo钢含有带状组织的问题，这主要是由于在钢的冶炼过程中，钢的枝晶生长方式总是使置换合金元素在枝晶间区域富集，并通过后续的热加工而排列，从而形成带状组织。通过高温固溶处理后，使得高温下合金元素分布的更加均匀，以及随后的快冷使合金元素来不及扩散，从而减缓带状组织。此外，由于较低的等温转变温度，过冷度增大，相变驱动力也更高，富溶质区和贫溶质区之间的差异不像较高温度下那样显著，因此，置换合金元素的非均匀分布对微观组织形成的影响是小的，所以等温处理（低于Ms）后组织分布更加均匀，带状偏析的程度减弱。
[0006]本专利技术提供了一种提高柔性齿轮40CrNiMo钢强度的热处理工艺，包括以下步骤：步骤一：柔性齿轮40CrNiMo钢原材料为轧制退火态，首先将40CrNiMo钢进行固溶处理，油冷，使得成分更加均匀；步骤二：将步骤一得到的40CrNiMo钢放在带有无水乙醇的烧杯中，将烧杯放在超声容
器中进行超声清洗1~3min，去除表面的油污；步骤三：将步骤二得到的40CrNiMo钢放在热处理炉中加热到奥氏体化温度，保持1.0h，然后迅速放进熔融盐浴炉中等温淬火，等温温度低于Ms点（马氏体开始转变温度为310℃左右），保持0.5~1.0h，空冷；最后磨去凝固在表面的淬火盐；步骤四：将步骤三得到的40CrNiMo钢在热处理炉中回火，空冷，以消除内应力。
[0007]所述步骤一中将柔性齿轮40CrNiMo钢进行固溶处理，在1000
±
50
o
C固溶2h，油冷。
[0008]所述步骤三中40CrNiMo钢的等温淬火，盐浴由质量百分比为45%~75%的NaNO3和25%~55%的KNO3组成。
[0009]所述步骤三的奥氏体化温度为870
±
20
o
C，保温1h，等温温度为280~300
o
C，等温保持0.5~1.0h。
[0010]所述步骤四中40CrNiMo钢在250
o
C回火2h。
[0011]上述方案中，所述柔性齿轮40CrNiMo钢包含以下质量百分比的化学元素：C：0.37-0.44%；Si：0.17-0.37%；Mn：0.5-0.8%；Cr：0.6-0.9%；Ni：1.25-1.65%；Mo：0.15-0.25%；S≤0.035%；P≤0.035%。
[0012]本专利技术的有益效果：本专利技术中，柔性齿轮40CrNiMo钢固溶处理以及稍低于马氏体开始转变温度等温保持后获得了均匀细小的马氏体、贝氏体以及残余奥氏体，拥有较高的屈服强度和极限抗拉强度以及一定的延伸率，而且改善了柔性齿轮40CrNiMo钢在凝固过程中由于置换元素的偏析而形成的带状组织。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例1提供的柔性齿轮40CrNiMo钢的热处理工艺方法的流程示意图；图2为实施例1中40CrNiMo钢的退火态金相显微组织；图3为本专利技术实施例1步骤一柔性齿轮40CrNiMo钢固溶处理后的金相显微组织；图4为本专利技术实施例1步骤三柔性齿轮40CrNiMo钢等温淬火后的金相显微组织；图5为本专利技术实施例1步骤三柔性齿轮40CrNiMo钢等温淬火后的SEM图；图6为本专利技术实施例4中柔性齿轮40CrNiMo钢退火态及热处理后的室温拉伸工程应力应变曲线。
具体实施方式
[0014]在本专利技术实施例中，轧制退火态的柔性齿轮40CrNiMo钢含有带状组织，主要是由于置换元素的偏析而导致的，本专利技术通过高温固溶以及稍低于马氏体开始转变温度等温保持改善了带状组织，使得热处理后的组织更加均匀。
[0015]通过较低温度的等温处理后，可获得均匀细小的马氏体+贝氏体+残余奥氏体的混合组织，使柔性齿轮40CrNiMo钢获得高强度、一定塑性的良好配合。
[0016]下面通过实施例来进一步说明本专利技术，但不局限于以下实施例。
[0017]实施例1：本实施例材料为轧制退火态的柔性齿轮40CrNiMo钢，其标准化学成分及本实施例所用
试样的化学成分如下表1所示：表1化学成分具体的实施过程如下：一种柔性齿轮40CrNiMo钢的热处理工艺方法，包括以下步骤：步骤一：柔性齿轮40CrNiMo钢原材料为轧制退火态，首先将40CrNiMo钢1000
o
C固溶2h，油冷，使得成分更加均匀。
[0018]步骤二：将步骤一得到的40CrNiMo钢放在带有无水乙醇的烧杯中，将烧杯放在超声容器中进行超声清洗，去除表面的油污。
[0019]步骤三：将步骤二得到的40CrNiMo钢加热到870
o
C保温1h，然后迅速转移到280
o
C熔融盐浴炉中等温淬火，等温保持1h，空冷。最后磨去凝固在表面的淬火盐。
[0020]步骤四：将步骤三得到的40CrNiMo钢在250
o
C热处理炉中回火2h，空冷，以消除内应力。
[0021]性能检测结果：图3为实施例1步骤一柔性齿轮40本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高柔性齿轮40CrNiMo钢强度的热处理工艺，其特征在于包括以下步骤：步骤一：柔性齿轮40CrNiMo钢原材料为轧制退火态，首先将40CrNiMo钢进行固溶处理，油冷，使得成分更加均匀；步骤二：将步骤一得到的40CrNiMo钢放在带有无水乙醇的烧杯中，将烧杯放在超声容器中进行超声清洗1~3min，去除表面的油污；步骤三：将步骤二得到的40CrNiMo钢放在热处理炉中加热到奥氏体化温度，保持2.0h，然后迅速放进熔融盐浴炉中等温淬火，等温温度低于马氏体开始转变温度Ms，保持0.5~1.0h，空冷；最后磨去凝固在表面的淬火盐；步骤四：将步骤三得到的40CrNiMo钢在热处理炉中回火，空冷，以消除内应力。2.根据权利要求1所述的提高柔性齿轮40CrNiMo钢强度的热处理工艺，其特征在于：所述步骤一中将柔性齿轮40CrNiMo钢进行固溶处理，在1000
±
50
o
C固溶2.0h，油冷。3.根据权利要求1所述的提高柔性齿轮40CrNiMo钢强度的热处理工艺，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔珺威，刘笑笑，张杰，杨燃，俞城双，张铮，
申请(专利权)人：浙江来福谐波传动股份有限公司，
类型：发明
国别省市：