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重載齒輪的滲碳熱處理方法

發布時間:2012-02-03 | 來源:齒輪傳動網 | 作者:盧 茜
重載齒輪承載大,沖擊力強,使用時應具有較高的抗沖擊和抗過載能力。重載齒輪常用20CrMnMo制造,相關滲碳熱處理工藝有:

    1、不常用工藝

    1)滲碳后降溫至淬火溫度,經保溫后直接淬火。采用此方法容易使材料晶粒粗大,脆性較大,工件組織應力大,只能承載強度較小的小模數齒輪。

    2)滲碳后直接出爐空冷或出爐后進緩冷坑冷到室溫,再重新進爐加熱淬火。20CrMnMo鋼的特性,在工件滲碳后對冷卻速度應有嚴格要求,否則冷卻時工件表層組織和次表層組織轉變不同步,造成工件表面產生較大的拉應力,工件容易開裂。

    3)對使用性能要求高的深層滲碳零件,為了同時保證表面滲碳層和心部組織的質量指標,也可采用兩次淬火,第一次加熱到心部AC3+(30-50)℃淬火,第二次加熱到表面AC1+(30-50)℃淬火,但這樣熱處理后產生應力大,而且能耗高。

    2、常用工藝

    滲碳后先爐冷到550℃出爐空冷,隨后重新入爐加熱淬火,此方法是目前生產中20CrMnMo鋼零件最常用的工藝。也存在問題:熱處理時間長,一方面由于滲碳后需爐冷到一定溫度才能出爐,出爐溫度越低對工件表面減少氧化脫碳越有利。另一方面,由于工件進行淬火加熱時,需經過一段建立爐氣碳勢的時間,才能確保淬火后工件的表面質量。

    3、新工藝

    在確保熱處理質量的前提下,為了縮短滲碳生產周期,節約成本的新工藝。該工藝將滲碳、等溫及淬火結合于一體,將生產周期縮短20%,能耗降低10%。具體為:

    1)滲碳階段。優化滲碳中強滲、擴散各階段碳勢、時間等工藝參數,以較快的滲碳速度達到要求的質量指標。

    2)滲碳爐階段。隨著爐溫的降低,滲碳表層會逐步析出少量細網滲碳體,冷卻到620℃,會發生奧氏體向珠光體重結晶轉變。600-620℃等溫停留,滲碳表面碳化物將發生部分球化作用。

    3)淬火加熱階段。第一階段加熱溫度840-860℃。此時珠光體轉變成奧氏體,碳化物溶入奧氏體,保證了淬火后馬氏體的高硬度和強度,同時保留了適量的未溶碳化物。第二階段較低的加熱溫度810-830℃是為了減少淬火應力,同時有利于表面獲得高硬度。

    4)回火階段。通過200-240℃的低溫回火,淬火馬氏體將轉變為回火馬氏體,同時表面殘留奧氏體將分解為馬氏體。為使殘留奧氏體轉變充分,可采用兩次回火。

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