一种齿轮钢20MnCr5热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种齿轮钢20MnCr5热处理方法,其特征在于对钢材先进行在线正火，然后进行离线高温回火，回火温度为670

【技术实现步骤摘要】
一种齿轮钢20MnCr5热处理方法


[0001]本专利技术涉及冶金领域的热处理工艺，具体涉及一种齿轮钢热处理方法。

技术介绍

[0002]随着我国汽车工业的发展,国内引进钢的品种和数量明显增加，其中包括20MnCr5钢在内的Mn
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Cr系合金渗碳齿轮钢。由于热处理工艺在齿轮的制造过程中起着承接作用，经热处理后的零件切削性能将影响后续的机加工工序，而表面硬度、芯部韧性和塑性也影响后续渗碳工序，因此热处理工序至关重要。为了进一步提高汽车齿轮的质量，人们对汽车齿轮钢及其热处理工艺方法进行较多的研究。
[0003]20MnCr5正火后芯部存在偏析带，如何消除这个偏析带提高齿轮钢质量，成为研究的重点。

技术实现思路

[0004]随着客户对产品的要求越来越高，为了适应市场需求，本专利技术对齿轮钢20MnCr5生产过程进行研究，提供一种齿轮钢热处理方法，将正火后的齿轮钢20MnCr5进行高温回火，有效消除其芯部带状组织，保证齿轮钢各项优良性能，同时获得较低的硬度，满足客户加工要求。
[0005]本专利技术的目的是为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种齿轮钢20MnCr5热处理方法，其特征在于对钢材先进行在线正火，然后进行离线高温回火，回火温度为670
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690℃，经过高温回火后，钢材芯部偏析带内的带状组织由贝氏体+马氏体全部转变为铁素体+珠光体。
[0007]优选地，所述回火温度为680℃。
[0008]优选地，所述离线高温回火保温时间为2
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2.5小时。
[0009]优选地，所述离线高温回火采用连续式辊底炉进行。
[0010]优选地，经过所述在线正火和离线高温回火后，钢材硬度≤166HBW。
[0011]优选地，经过所述在线正火和离线高温回火后，钢材芯部带状组织评级为1.5。
[0012]优选地，所述在线正火采用如下工艺：均热段温度1120
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1160℃，加热时间≥240min，轧制温度900
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920℃。
[0013]本专利技术有益效果：
[0014]针对齿轮钢20MnCr5在线正火后无法消除芯部(M+B)偏析带，硬度也无法满足≤166HBW的要求的问题，本专利技术提供一种齿轮钢20MnCr5热处理方法，对在线正火后的20MnCr5进行离线高温回火，20MnCr5芯部(M+B)偏析带分解为铁素体+碳化物后被消除，带状组织并无明显升高，硬度从175HBW左右降低至157HBW左右，且没有出现球化现象，20MnCr5在连续式辊底炉上高温回火后的各项指标均满足客户要求。
附图说明
[0015]图1为在线正火试验结果金相组织图；其中(a)为芯部带状组织2.0级200x(工艺1)，(b)为芯部带状组织1.5级200x(工艺2)；
[0016]图2为理化室高温回火试验结果芯部带状组织评级；其中(a)为650℃芯部带状组织1.5级200x(工艺1)，(b)为670℃芯部带状组织1.5级200x(工艺1)，(c)为690℃芯部带状组织1.5级200x(工艺1)，(d)为710℃芯部带状组织2.0级200x(工艺1)；
[0017]图3为连续式辊底炉高温回火试验结果脱碳示意图；其中(a)为入炉前脱碳100X 0.16mm(工艺1)，(b)为入炉前脱碳100X 0.15mm(工艺2)，(c)为出炉后脱碳100X 0.21mm(工艺1)，(d)为出炉后脱碳100X 0.22mm(工艺2)；
[0018]图4为正火采用工艺1的钢材进行高温回火后的带状组织图；其中(a)为边部100x带状0.5(工艺1)，(b)为R/3 100x带状1.5(工艺1)，(c)为芯部100x带状2.0(工艺1)；
[0019]图5为正火采用工艺2的钢材进行高温回火后的带状组织图；其中(a)为边部100x带状0.5(工艺2)，(b)为R/3 100x带状0.5(工艺2)，(c)为芯部100x带状1.5(工艺2)；
[0020]图6为客户带状组织评估标准1；
[0021]图7为客户带状组织评估标准2。
具体实施方式
[0022]下面结合具体实施例对本专利技术技术方案做进一步详细说明。
[0023]为了消除正火后的齿轮钢20MnCr5芯部带状组织，本实施例对齿轮钢20MnCr5热处理工艺进行了深入研究，提出一种在线正火+离线高温回火工艺的热处理方法。
[0024]1在线正火试验
[0025]1.1在线正火试验方案
[0026]试验材料选取二火材20MnCr5，共16支坯料，轧钢厂模拟在线正火，采用以下两种工艺进行对比：
[0027]工艺1：(1)加热温度：均热段温度1120
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1160℃；(2)加热时间：≥240min；(3)kocks轧机轧制温度：860
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880℃，试验8支。
[0028]工艺2：(1)加热温度：均热段温度1120
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1160℃；(2)加热时间：≥240min；(3)kocks轧机轧制温度：900
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920℃，试验8支。
[0029]1.2在线正火试验结果
[0030]表1在线正火试验结果
[0031][0032]1#和2#芯部都存在偏析带，偏析带内组织为贝氏体+马氏体，是由于Mn、Cr等合计元素的偏析，造成C曲线右移，增加了奥氏体冷却时的稳定性，当冷却至珠光体转变温度以下后，残余奥氏体转变为贝氏体和马氏体组织。
[0033]关于贝氏体含量的评估，要求在100倍光学显微镜下评估纵截面，且除芯部偏析外
整个纵界面需要被评估。但从图1所示1#和2#的金相观察来看，除了芯部偏析带，其余位置的带状组织中均为铁素体+珠光体，并不存在贝氏体，故1#和2#热轧态组织的贝氏体含量为0。
[0034]从2种工艺得到的带状组织和硬度来看，工艺2带状组织级别较工艺1轻，可能是由于：(1)工艺2的终轧温度较高，相同的轧制变形量情况下，轧制温度高轧材的再结晶比较充分，晶粒细化，带状较细，级别较轻；(2)工艺2轧后温度较高，在相同的环境下，在先共析铁素体析出温度内的过冷度较大冷速较快，抑制了先共析铁素体的形成，降低了带状组织级别。工艺2硬度较工艺1稍低，可能是由于工艺2终轧温度高，相同的冷却工艺下，上冷床温度较高，由于冷床上的自回火效果，造成工艺2冷却后的热轧态硬度稍低。
[0035]由此，本专利技术的齿轮钢20MnCr5热处理方法，在线正火工艺优选工艺2。
[0036]2高温回火试验
[0037]2.1高温回火试验方案
[0038]在理化室做了4个温度的回火试验，选取最佳回火温度后，在厂区连续式辊底炉再做连续式辊底炉高温回火试验。
[0039]表2高温回火试验方案
[0040]试验编号回火温度保温时间冷却方式16502随炉冷至50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种齿轮钢20MnCr5热处理方法，其特征在于对钢材先进行在线正火，然后进行离线高温回火，回火温度为670
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690℃，经过高温回火后，钢材芯部偏析带内的带状组织由贝氏体+马氏体全部转变为铁素体+珠光体。2.如权利要求1所述的齿轮钢20MnCr5热处理方法，其特征在于所述回火温度为680℃。3.如权利要求1所述的齿轮钢20MnCr5热处理方法，其特征在于所述离线高温回火保温时间为2
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2.5小时。4.如权利要求1所述的齿轮钢20MnCr5热处理方法，其特征在于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄一铭，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：