專利名稱：機(jī)械部件和用于表面硬化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械部件和一種用于將這樣的機(jī)械部件的表面的至少一部分表面硬化的方法。
背景技術(shù)：
感應(yīng)淬火是金屬部件通過(guò)感應(yīng)加熱被加熱至鐵素體/奧氏體轉(zhuǎn)變溫度或更高、然后被淬火的熱處理。淬火過(guò)的金屬經(jīng)過(guò)馬氏體轉(zhuǎn)變，金屬部件的表面的硬度和脆性增加。感應(yīng)淬火可以用于選擇性地將機(jī)械部件的區(qū)域硬化而不影響部件整體的特性。美國(guó)專利4949758公開了用于將細(xì)長(zhǎng)的(8_32英尺，也就是244_975cm)、薄壁的(1/8至1/4英寸，也就是3-6_)、小內(nèi)徑(174至3V4英寸，也就是32至83mm)的管狀構(gòu)件的內(nèi)表面硬化的過(guò)程。更確切地說(shuō)，它涉及利用位于內(nèi)部的電磁感應(yīng)線圈的漸進(jìn)的加熱、接著用淬火環(huán)組件立即淬火來(lái)以管子的內(nèi)表面上產(chǎn)生馬氏體層的過(guò)程。這個(gè)方法被用來(lái)獲得具有至少58HRC的硬度的表面和基本上未被硬化的核心，并且硬化過(guò)的表面和未被硬化的外層核心之間有明顯的界線。但是，將部件的表面表面硬化時(shí)，獲得在硬化過(guò)的表面和部件的未被硬化的核心之間不表現(xiàn)出明顯的界線的硬度分布才是有利的。當(dāng)部件在使用中時(shí)，硬化過(guò)的表面和未被硬化的核心之間的平滑的界線、也就是其中硬度隨著深度穩(wěn)定地而不是突然地減少的過(guò)渡區(qū)域，減小或消除了在那個(gè)區(qū)域中在材料中的任何應(yīng)力。這樣的穩(wěn)定地減少的硬度分布可以通過(guò)將部件的表面滲碳獲得。滲碳是在分解時(shí)釋放碳的另一材料的參與下鐵或鋼被加熱的熱處理過(guò)程。外表面或外層會(huì)比原來(lái)的材料具有更高的碳含量。當(dāng)鐵或鋼通過(guò)淬火被迅速冷卻時(shí)，表面上更高的碳含量變硬，而核心部分保持柔軟(也就是易延展的)和有韌性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)過(guò)的非穿透硬化的機(jī)械部件。這個(gè)目的通過(guò)這樣的機(jī)械部件實(shí)現(xiàn)，該機(jī)械部件具有平的或不平的表面，也就是內(nèi)表面或外表面，它的至少一部分已經(jīng)通過(guò)感應(yīng)加熱被表面硬化。也就是說(shuō)，所述表面包括通過(guò)利用電磁感應(yīng)線圈的感應(yīng)硬化、接著通過(guò)利用淬火設(shè)備淬火而制成的馬氏體微觀結(jié)構(gòu)。穿過(guò)該表面的機(jī)械部件的縱向或橫向截面展現(xiàn)出在該表面的硬度Hwb和在機(jī)械部件的未被硬化的核心(也就是在機(jī)械部件的未被硬化的基底金屬中)的硬度心。截面的硬度分布(利用維氏硬度檢驗(yàn)或例如任何其他適合的方法所測(cè)得)展現(xiàn)出第一區(qū)域、第三區(qū)域和在所述第一和第三區(qū)域之間的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域的硬度基本上等于在所述表面的硬度Hwb，所述第三區(qū)域的硬度基本上等于在機(jī)械部件的未被硬化的核心的硬度心。在第一區(qū)域中的硬度分布具有平均硬度Y1，在第三區(qū)域中的硬度分布具有平均硬度Y3。如果在
點(diǎn)
權(quán)利要求
1.一種具有表面(10a，10b，12a，12b)的機(jī)械部件(10)，其特征在于所述表面(10a，10b, 12a, 12b)的至少一部分(18)已經(jīng)通過(guò)感應(yīng)加熱被表面硬化,其中穿過(guò)所述表面(10a,10b，12a，12b)的機(jī)械部件(10)的截面展現(xiàn)出在所述表面(10a，10b)處的硬度H<B和在機(jī)械部件(10)的未被硬化的核心(IOc)處的硬度，其中所述截面的硬度分布展現(xiàn)出第一區(qū)域(24)、第三區(qū)域(26)和在所述第一區(qū)域和第三區(qū)域(26)之間的第二區(qū)域(25)，所述第一區(qū)域的硬度基本上等于在所述表面(10a，IOb)處的硬度Hwe，所述第三區(qū)域的硬度基本上等于在機(jī)械部件的未被硬化的核心(IOc)處的硬度心，其中在第一區(qū)域中的硬度分布具有平均硬度Y1，在第三區(qū)域中的硬度分布具有平均硬度Y3，并且如果在點(diǎn)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械部件(10)，其特征在于沿所述線確定的在所述第二區(qū)域(25)中的機(jī)械部件(10)的硬度以少于每毫米30HRC、少于每毫米25HRC、少于每毫米20HRC、或少于每毫米15HRC減少。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械部件(10)，其特征在于在所述表面(10a,10b, 12a，12b)的硬度Hwb在55-75HRC之間，優(yōu)選地在58-63HRC之間。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的機(jī)械部件(10)，其特征在于在機(jī)械部件(10)的未被硬化的核心(10)處的硬度心在15-30HRC之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)械部件(10)，其特征在于所述第一區(qū)域(24)從表面(10a，10b, 12a, 12b)延伸至所述表面(10a, 10b, 12a, 12b)以下最多6mm的深度,優(yōu)選地延伸至所述表面(10a, 10b, 12a, 12b)以下1-4mm的深度。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的機(jī)械部件(10)，其特征在于它構(gòu)成條鋼、圓柱、桿、活塞、軸或梁。
7.一種用于將機(jī)械部件(10)的表面(10a，10b，12a，12b)的至少一部分(18)表面硬化(10a，10b, 12a，12b)的方法，其特征在于它包括以下步驟:通過(guò)感應(yīng)加熱利用電磁感應(yīng)線圈(14)將表面(10a，10b，12a，12b)的所述至少一部分(18)加熱至鐵素體/奧氏體轉(zhuǎn)變溫度或更高，將所述表面的至少一部分(18)維持在那個(gè)溫度以容許所述表面(10a, IOb,12a，12b)以下充分的熱量傳遞導(dǎo)致所述至少一部分(18)的充分的奧氏體化，以及將表面(10a，10b，12a，12b)的所述至少一部分(18)淬火以獲得穿過(guò)表面(10a，10b，12a，12b)的機(jī)械部件(10)的截面，所述截面展現(xiàn)出在所述表面(10a, 10b, 12a，12b)處的硬度H<B和在機(jī)械部件(10)的未被硬化的核心(IOc)處的硬度，其中所述截面的硬度分布展現(xiàn)出第一區(qū)域(24)、第三區(qū)域(26)和在所述第一區(qū)域和第三區(qū)域(26)之間的第二區(qū)域(25)，所述第一區(qū)域的硬度基本上等于在所述表面(10a，IOb)處的硬度Hwe，所述第三區(qū)域的硬度基本上等于在機(jī)械部件(10)的未被硬化的核心(IOc)處的硬度心，其中在第一區(qū)域中的硬度分布具有平均硬度Y1，在第三區(qū)域中的硬度分布具有平均硬度Y3，并且如果在點(diǎn)
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于它包括以下步驟:通過(guò)感應(yīng)加熱得用電磁感應(yīng)線圈(14)將表面(10a, 10b, 12a，12b)的所述至少一部分(18)加熱至鐵素體/奧氏體轉(zhuǎn)變溫度或更高，將所述內(nèi)表面的至少一部分(18)維持在那個(gè)溫度以容許表面(10a，10b，12a，12b)以下充分的熱量傳遞導(dǎo)致所述至少一部分(18)的充分的奧氏體化，以及將表面(10a，10b，12a，12b)的所述至少一部分(18)淬火以獲得穿過(guò)表面(10a，10b，12a，12b)的機(jī)械部件(10)的截面，所述截面展現(xiàn)出在所述表面(10a，10b, 12a，12b)處的硬度H<B和在機(jī)械部件(10)的未被硬化的核心(IOc)處的硬度心，其中沿所述線所確定的在所述第二區(qū)域(25)中的機(jī)械部件(10)的硬度以少于每毫米30HRC、少于每毫米25HRC、少于每毫米20HRC或少于每毫米15HRC減少。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于它包括將內(nèi)表面的所述至少一部分(18)維持在所述溫度至少10秒、20秒、30秒、40秒、50秒或更多的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述截面的硬度分布(22)其展現(xiàn)出第一區(qū)域(24)、第三區(qū)域(26)和在第一區(qū)域和第三區(qū)域(26)之間的第二區(qū)域(25)，所述第一區(qū)域的硬度基本上等于在所述表面(10a，10b，12a，12b)處的硬度H#B(1Qa,1(lb,12a,12b)，所述第三區(qū)域的硬度基本上等于在機(jī)械部件(10)的未被硬化的核心(IOc)處的硬度H 核心(10c)， 在所述第二區(qū)域中硬度分布展現(xiàn)出在所述第一區(qū)域和第三區(qū)域(26)的硬度之間的平滑過(guò)渡。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述第一區(qū)域(24)從表面(10a，10b，12a, 12b)延伸至所述表面(10a, 10b, 12a, 12b)以下最多6mm的深度,優(yōu)選地延伸至所述表面(10a, 10b, 12a, 12b)以下 2-4mm 的深度。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于機(jī)械部件(10)構(gòu)成條鋼、圓柱、桿、活塞、軸或梁。
全文摘要
一種具有表面(10a，10b，12a，12b)的機(jī)械部件(10)，所述表面的至少一部分(18)已經(jīng)通過(guò)感應(yīng)加熱被表面硬化。穿過(guò)所述表面(10a，10b，12a，12b)的機(jī)械部件(10)的截面展現(xiàn)出在所述表面(10a，10b)處的硬度H表面和在機(jī)械部件(10)的未被硬化的核心(10c)處的硬度H核心。所述截面的硬度分布展現(xiàn)出第一區(qū)域(24)、第三區(qū)域(26)和在所述第一區(qū)域和第三區(qū)域(26)之間的第二區(qū)域(25)，所述第一區(qū)域的硬度基本上等于在所述表面(10a，10b)處的硬度H表面，所述第三區(qū)域的硬度基本上等于在機(jī)械部件的未被硬化的核心(10c)處的硬度H核心。在第一區(qū)域中的硬度分布具有平均硬度Y1，在第三區(qū)域中的硬度分布具有平均硬度Y3。如果在點(diǎn)(方程式)和點(diǎn)(方程式)(其中0<k<2)之間在第二區(qū)域(25)中的硬度分布上劃線，那么沿線確定的在第二區(qū)域(25)中的機(jī)械部件的硬度以少于每毫米50HRC減少。
文檔編號(hào)C21D9/00GK103080343SQ201180039147
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者M.伯特舍恩 申請(qǐng)人:Skf公司