本發(fā)明涉及一種高合金滲碳鋼齒輪的淬火方法，屬于熱處理
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：齒輪是減速器及傳動機構(gòu)中常用的傳動零件之一，主要用來支承傳動零部件以及傳遞扭矩和承受載荷。在運轉(zhuǎn)過程中，齒輪相互嚙合的齒面之間既有滾動又有滑動，既受脈沖應(yīng)力又受交變彎曲應(yīng)力，而滲碳淬火仍是齒輪主要表面強化手段之一，因此齒輪需經(jīng)過熱處理以具有良好的硬度、耐磨性、高的彎曲疲勞強度和抗沖擊能力。近年來，隨著重載齒輪的發(fā)展，高合金滲碳鋼制齒輪能極大提高齒輪的心部韌性、表面耐磨性和疲勞強度，使得高合金滲碳鋼得到了普遍的運用，而高合金滲碳鋼的碳含量一般在0.10％～0.25之間，屬于低碳鋼，為了提高淬透性，保證心部強度，在滲碳鋼中加入各種合元素，如Ni、Cr、Mn、Mo等，同時還加入一定量的V、W、Ti等合金元素以細化晶粒，因此對齒輪的熱處理工藝方法也提出了更高的要求。目前，對于高合金滲碳鋼重載齒輪的熱處理，基本采用滲碳淬火表面強化的工藝方法，滲碳后的齒輪進行淬火處理，一般見圖2所示，將滲碳后的齒輪隨爐加熱至840±10℃保溫1～2h，出爐后熱油淬火，最后180～220℃下進行低溫回火，空冷至室溫。該方法雖能滿足一般齒輪的技術(shù)要求，但深入研究表明存在以下不足：滲碳淬火后表層馬氏體針較粗大，殘余奧氏體含量較多，齒輪表面硬度偏低，因此會降低齒輪的耐磨性、強韌性和綜合力學(xué)性能。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種高合金滲碳鋼齒輪的淬火方法，能有效細化齒輪表層馬氏體，減少殘余奧氏體含量，從而優(yōu)化齒輪表面的金相組織，同時提高其表面硬度、耐磨性、疲勞強度和塑韌性指標。本發(fā)明為達到上述目的的技術(shù)方案是：一種高合金滲碳鋼齒輪的淬火方法，其特征在于：包括以下步驟，⑴、第一次升溫保溫步驟：將滲碳后的齒輪隨爐升溫至860±10℃，保溫時間為2～3h；⑵、第一次降溫保溫步驟：將齒輪快速冷卻至780±10℃，保溫時間為3～4h；⑶、第二次升溫保溫步驟：再將齒輪快速升溫至840±10℃，保溫時間為2～3h；⑷、第二次降溫保溫步驟：將齒輪快速冷卻至700±10℃，保溫時間為3～4h；⑸、第三次升溫保溫步驟：再將齒輪快速升溫至820±10℃，保溫時間為2～3h；⑹、淬火冷卻步驟：將820±10℃狀態(tài)下的齒輪置入65～95℃的油液中迅速冷卻；⑺、回火步驟：將淬火后的齒輪放在回火爐內(nèi)加熱至180～220℃環(huán)境中進行低溫回火，保溫3～4h，出爐空冷至室溫。采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點。1、本發(fā)明通過第一次升溫和降溫，先將齒輪隨爐加熱至860±10℃并保溫2～3h，先將齒輪表層的奧氏體析出碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體和滲碳體，而心部的奧氏體則轉(zhuǎn)變成奧氏體和鐵素體，并通過快速冷卻保溫3～4h，使齒輪金相組織能得到很好的細化，鐵素體和滲碳體組織細小。2、本發(fā)明通過第二次升溫和降溫，先將齒輪快速升溫840±10℃并保溫2～3h，低于第一升溫溫度，能使齒輪表層極細長的碳化物極易溶解、擴散形成細小的顆粒狀碳化物，同時心部鐵素體組織則均勻化，使奧氏體中溶解的飽和碳化物更加細小，并通過快速的冷卻過程中，使齒輪表層得到均勻的珠光體和細小的顆粒狀碳化物，心部則得到均勻的珠光體和鐵素體。3、本發(fā)明經(jīng)第三次升溫保溫，使齒輪溫度保持在820±10℃，并在該狀態(tài)下的置入65～95℃的油液中迅速冷卻，使齒輪表層奧氏體中的碳含量因析出的碳化物而大大降低，淬火后形成了細針狀的馬氏體和彌散分布的細小顆粒狀碳化物，心部則形成了板條狀的馬氏體。本發(fā)明的淬火溫度低于常規(guī)淬火溫度，能在保證表面獲得細針狀馬氏體，因此具有高硬度的同時，減少淬火應(yīng)力，降低淬火變形。本發(fā)明通過合理設(shè)計整個工藝流程以及各流程中溫度、保溫時間、冷卻方式的選擇達到優(yōu)化高合金滲碳鋼齒輪的熱處理性能的目的，能有效細化晶粒，細化馬氏體針，降低表層殘余奧氏體含量，使高合金滲碳鋼齒輪力學(xué)性能得到大幅改善，塑韌性指標明顯提高，同時，高合金滲碳鋼齒輪鋼表面的耐磨性能也大幅提高，從而也提高了齒輪的疲勞強度和抗蝕性,提高齒輪的綜合力學(xué)性能。附圖說明下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步的詳細描述。圖1是本發(fā)明高合金滲碳鋼齒輪的淬火方法示意圖。圖2是現(xiàn)有高合金滲碳鋼齒輪淬火過程示意圖。具體實施方式見圖1所示，本發(fā)明的高合金滲碳鋼齒輪的淬火方法，包括以下步驟。⑴、第一次升溫保溫步驟：將滲碳后的齒輪隨爐升溫至860±10℃，保溫時間為2～3h，通過將齒輪加熱至860±10℃并保溫一段時間，使齒輪表層的奧氏體析出碳化物而轉(zhuǎn)變成奧氏體和滲碳體，心部的奧氏體則轉(zhuǎn)變成奧氏體和鐵素體。⑵、第一次降溫保溫步驟：將齒輪快速冷卻至780±10℃，保溫時間為3～4h，本發(fā)明齒輪快速冷卻的速度為≥1200℃/h，如冷卻的速度為1260℃/h，將齒輪從860±10℃降至780±10℃，通過快速冷卻，由于齒輪金相組織能得到很好的細化，使鐵素體和滲碳體組織細小。⑶、第二次升溫保溫步驟：再將齒輪快速升溫至840±10℃，保溫時間為2～3h，第二次升溫保溫步驟中，齒輪以≥900℃/h進行升溫，通過再次升溫至840±10℃并進行保溫，使齒輪表層極細長的碳化物極易溶解、擴散形成細小的顆粒狀碳化物，而心部鐵素體組織則均勻化，使奧氏體中溶解的飽和碳化物更加細小。⑷、第二次降溫保溫步驟：將齒輪快速冷卻至700±10℃，保溫時間為3～4h，本發(fā)明齒輪快速冷卻的速度為≥1200℃/h，如可在1260℃/h，通過再次冷卻，使齒輪表層得到均勻的珠光體和細小的顆粒狀碳化物，心部則得到均勻的珠光體和鐵素體。⑸、第三次升溫保溫步驟：再將齒輪快速升溫至820±10℃，保溫時間為2～3h，齒輪以≥900℃/h進行升溫，將齒輪加熱至淬火溫度。⑹、淬火冷卻步驟：將820±10℃狀態(tài)下的齒輪置入65～95℃的油液中迅速冷卻，在保證表面獲得細針狀馬氏體因此具有高硬度的同時，由于降低了淬火溫度，故能減少淬火應(yīng)力，降低淬火變形。⑺、回火步驟：將淬火后的齒輪放在回火爐內(nèi)加熱至180～220℃環(huán)境中進行低溫回火，保溫3～4h，出爐空冷至室溫，低溫回火的次數(shù)為兩次，以降低淬火應(yīng)力,并保持高硬度和高耐磨性。本發(fā)明在淬火完畢后，還可進行清洗步驟，清洗去除零部件表面油漬，且清洗液溫度控制在50～60℃，將齒輪放置在清洗液中清洗去除零部件表面油漬。本發(fā)明對采用12Cr2Ni4A制成的齒輪進行淬火，具體淬火工藝參數(shù)見表1所示，表1采用本發(fā)明淬火方法制得的樣件按標準TB/T2254-1991進行檢測，具體檢測數(shù)據(jù)見表2所示。表2項目實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6馬氏體級別1級1級1級1級1級1級殘余奧氏體級別1級1級1級1級1級1級表面硬度61HRC60.5HRC60.5HRC61HRC61.5HRC61HRC從表2中可以看出，采用本發(fā)明的高合金滲碳鋼齒輪的淬火方法能有效細化表層馬氏體，減少殘余奧氏體含量，從而優(yōu)化齒輪表面的金相組織，同時提高其表面硬度、耐磨性、疲勞強度和塑韌性指標。當前第1頁1 2 3