【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料领域，具体涉及一种重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法。
技术介绍
1、目前世界能源消费结构呈现非石化能源、煤炭、石油、天然气“四分天下”的新局面。然而，目前煤炭能源在能源结构中的占比仍然超过50％以上。随着目标的稳步推进，煤炭作为重要的主体能源之一，煤炭行业的绿色化、高效化发展显得尤为重要。重载齿轮作为采煤机装备的关键传动零件之一，其具有齿数少、模数大和有效硬化层深等特点。然而，由于其工作环境恶劣，工作过程受冲击载荷大和磨粒磨损严重，这会进一步恶化齿轮的服役条件。因此，常通过渗碳处理提高齿轮表面的碳含量，获得大的有效硬化层和形成多尺度的碳化物，从而提高齿轮的耐磨性能。常规渗碳工艺在930℃左右进行，但是该工艺存在周期长、成本高、效率低和能耗高等问题。
2、高温渗碳能够显著降低渗碳时间，提高生产效率。然而，高温渗碳后会出现原奥氏体晶粒粗化，导致综合性能下降。为了减少原奥氏体晶粒的长大，一般需要采用原材料的微合金化、预渗碳与再渗碳等方法。然而，在原材中添加nb、v和ti等微合金元素，会大大地提高原材料的成本。采用预热+预渗碳+再渗碳+冷却保温的方法来细化组织，存在工艺较为繁琐的问题。
3、申请号cn201811471734.2公开了一种大渗层重载齿轮的热处理加工工艺。该技术为解决重载齿轮耐磨性不足的问题，采用常规渗碳(915～945℃)工艺技术通过延长渗碳时间来增加渗碳淬火齿轮有效硬化层深度，以延长耐磨时间。渗碳周期的增大会带来成本高、效率低和能耗高等问题。
4、申请号cn
5、申请号cn201810943344.4公开了一种齿轮渗碳工艺及其应用。该技术为解决渗碳周期长和齿轮钢在高温渗碳过程中奥氏体晶粒粗化的问题，采用预热+预渗碳+再渗碳+冷却保温的方法来细化组织，提高其综合性能。该技术完整工艺为预热+预渗碳+再渗碳+冷却保温+预热+淬火处理+回火处理，存在工艺较为繁琐的问题。
技术实现思路
1、现有技术中存在以下问题：
2、1、常规渗碳存在周期长、成本高、效率低和能耗高等问题。
3、2、改变齿轮的化学成分，在原材中添加一定量的nb和ti等微合金元素来细化原奥氏体晶粒，会导致原材料成本高。
4、3、现有技术通过预热+预渗碳+再渗碳+冷却保温的方法来细化原奥氏体晶粒，存在工艺较为繁琐的问题。
5、为解决大渗层重载齿轮在常规渗碳过程中周期长、效率低和成本高等问题和在高温渗碳过程中晶粒粗化、综合性能差等问题，本专利技术通过提高渗碳温度加快碳原子的扩散速率，可以缩短渗碳周期和节约能源消耗。同时，通过双淬火工艺细化原奥氏体晶粒，提高组织的综合性能，避免现有技术中原材料微合金化成本高、以及预渗碳+再渗碳工艺繁琐的问题。
6、针对上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺，以减少常规渗碳周期长、能耗大的问题；通过双淬火工艺，避免原材料微合金化成本高、以及预渗碳+再渗碳工艺繁琐的问题，从而提高组织的综合性能。
7、本专利技术提出高温渗碳后的双淬火工艺来细化晶粒，提升齿轮表层的抗拉性能。
8、本专利技术提供一种重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，包括如下步骤：
9、s1：将重载齿轮用钢于970℃渗碳保温后冷却至室温(25±5℃)；
10、所述渗碳保温依次由强渗期和扩散期组成；所述强渗期时，碳势为1.3-1.4wt％，时间为29-31h；所述扩散期时，碳势为0.8-0.9wt％，时间为9-11h；
11、s2：将步骤s1中冷却至室温后的重载齿轮用钢高温回火两次；
12、s3：将步骤s2中高温回火后的重载齿轮用钢进行单一淬火或双淬火；
13、所述单一淬火的方法为790-810℃加热80-100min，油淬10-20min后空冷；所述双淬火的方法为790-810℃加热50-70min后进行油淬10-20min，空冷，再770-790℃加热50-70min，油淬10-20min后空冷；
14、s4：将步骤s3中完成淬火的重载齿轮用钢低温回火，完成所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法。
15、优选的，所述步骤s1中，冷却的方法为随炉冷却至810-830℃后出炉空冷。
16、优选的，所述步骤s2中，高温回火的方法为620-640℃加热3.5-4.5h后空冷。
17、优选的，所述步骤s5中，低温回火的方法为加热后空冷。
18、进一步地，所述加热的温度为190-210℃。
19、进一步地，所述加热的时间为7.5-8.5h。
20、本专利技术还提供一种上述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法制备得到的重载齿轮用钢。
21、本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
22、本专利技术的重载齿轮用钢的渗碳工艺包括高温渗碳、两次高温回火、双淬火、深冷处理以及低温回火。其中，双淬火即采用两次淬火，通过细化奥氏体晶粒来诱导孪晶马氏体向位错马氏体转变，从而提高组织的综合性能。相对而言，也降低了晶粒细化的成本和简化了高温渗碳工艺。深冷处理可以使渗碳层的残余奥氏体含量降到5-10％左右，从而进一步提高重载齿轮钢的耐磨性。
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1.一种重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，所述步骤S1中，冷却的方法为随炉冷却后出炉空冷。
3.如权利要求1所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，所述为随炉冷却的温度为810-830℃。
4.如权利要求1所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，所述步骤S2中，高温回火的方法为加热后空冷。
5.如权利要求3所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，所述加热的温度为620-640℃。
6.如权利要求3所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，所述加热的时间为3.5-4.5h。
7.如权利要求1所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，所述步骤S5中，低温回火的方法为加热后空冷。
8.如权利要求7所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，所述加热的温度为190-210℃。
9.如权利要求7所述重载齿轮用钢的高温渗碳
10.一种权利要求1-9中任一项所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法制备得到的重载齿轮用钢。
...【技术特征摘要】
1.一种重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，所述步骤s1中，冷却的方法为随炉冷却后出炉空冷。
3.如权利要求1所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，所述为随炉冷却的温度为810-830℃。
4.如权利要求1所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，所述步骤s2中，高温回火的方法为加热后空冷。
5.如权利要求3所述重载齿轮用钢的高温渗碳双淬火工艺方法，其特征在于，所述加热的温度为620-640℃。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：袁岳东，吴泽华，薛雨，杜尊重，张庆宇，张国群，王晓南，杨小军，
申请(专利权)人：常熟天地煤机装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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