夹碳材齿轮冶炼剩热恒稳萃取技艺合理化践行

来源：塑胶五金网发布时间：2014-11-14 15:03:23点击率：

　　普通正火后的组织和性能钢料经1200～1250℃加热锻造成坯，于1050～1000℃停锻空冷到室温。此时显微组织为成分不均的先共析铁素体和魏氏组织铁素体、珠光体及贝氏体，而且晶粒粗大(2～3级)，硬度较高(220～280HBW)。将空冷到室温的锻坯经(930&pmn;10)℃加热保温1h后空冷，其硬度为168～230HBW，硬度散差达30～62HBW，金相组织为粒状贝氏体、铁素体和珠光体(B粒 F P)，晶粒度为3～4级。显然难以满足锻造毛坯的组织与性能要求。从的20CrMnTi钢图1

　　20CrMnTi钢T图的连续冷却转变T)曲线可见，不同的冷却速度相应得到不同的组织和硬度，而且还可以看到，在很大的冷速范围内都会出现贝氏体组织，这种贝氏体形成温度稍高于上贝氏体，是在大块状铁素体中分布的贝氏体。

　　由于贝氏体呈粒状，所以被称为“粒贝”，这种组织较硬而韧，使钢的可切削加工性能恶化。普通正火的组织转变是在连续冷却条件下完成的，且不同零件和同一零件的不同部位(如表面与心部)的冷却条件不同，因而组织转变、硬度和应力分布的均匀性较差。同一毛坯件硬度差达30～62HBW.因而导致切削加工过程中(尤其是高速切削加工过程中)零件的尺寸精度控制非常困难。特别是对高速剃齿、花键搓齿过程中齿形、齿向和累计误差的控制很困难[1]。因此，20CrMnTi钢齿坯采用正火作为预备热处理是不合适的。

　　锻后空冷件的渗碳淬火组织将锻后空冷钢件制成光洁试样，在渗碳自动线上按所列工艺进行渗碳淬火。用热腐蚀法测定奥氏体晶粒大小，各试样均得到了大小不等的晶粒，细的8级，粗的3级。表明具有贝氏体等非平衡组织的粗大奥氏体晶粒有遗传性，而具有平衡组织F和P的部位则不发生组织遗传，晶粒明显细化。这表明锻后粗大的奥氏体晶粒的遗传性可以通过在重新加热奥氏体前获得平衡组织来切断[2]。

　　表1试样渗碳淬火工艺参数加热透热渗碳扩散预冷淬火区域12345油槽温度/℃80090094095083060气体流量RX5434/m3?

　　h-1C3H80.140.180.151.4锻造余热等温正火的组织和性能经过实验测得为始锻温度为1200～1250℃，大部分零件在始锻温度上限;终锻温度为1050～1000℃，大部分在中限，锻件从终锻温度空冷至800℃所需时间大约3.5min.等温炉采用15kW箱式电阻炉，炉温650℃，考虑实际生产中车间之间空间间隔距离，实际在实验场所实验温度为850℃，装入等温炉。在不同的装炉温度和不同等温时间下的实验数据如。

　　图2等温正火示意图通过设定的不同的装炉温度，终确定工件锻后冷至800℃进等温炉是装炉的下限温度。通过设定不同的等温时间终确定在650℃的等温炉中65min是保温的下限时间。始锻温度过高，使锻造组织明显过热，但没有过烧，既然这种等温正火能完全消。

　　不同的装炉温度和不同等温时间实验数据编号装炉温度/℃等温时间/min金相组织晶粒度硬度/HBW备注180065等轴F P7～8级160合格275065F S 多量针状Wα4～6级(混晶)179不合格370045F S 较多量针状Wα4～6级个别为3级混晶184不合格480045未转变完的锻造空冷组织等轴F P，两者组织有明显的界限2～3级7～8级混晶164不合格注：F-铁素体P-珠光体Wα-魏氏体S-索氏体(细珠光体)除这种组织，使之转变为合格组织，同时晶粒也得到了细化，那么，就完全没有必要降低始锻温度。具有粗大奥氏体晶粒的合金渗碳钢在实施锻热等温正火时产生非平衡组织有两个途径，一是停锻后钢坯的实际温度低于BS点或MS，则有贝氏体或马氏体出现;二是停锻后冷却速度适中，等温前从奥氏体中析出条状铁素体Wα。如果随后发生珠光体转变，则为α-Fe魏氏组织。采用较低冷却速度虽然可以获得等轴铁素体加珠光体组织，但硬度过低，不符合正火技术要求。因此，关键是加大冷却速度抑制Wα析出。如果停锻后采用较快的冷却速度并控制冷却温度高于BS点，使钢坯在等温温度之前不发生相变，而在较低温度的F P转变前发生等温转变，既可避免非平衡组织的形成，又可利用大过冷度下相变的大的晶核形成率与长大速度之比以形成晶粒大小适度、硬度合格的F P组织[2]。

　　经不同预先热处理之齿轮的渗碳淬火变形分别将普通正火后和锻热等温正火后的齿轮按进行渗碳淬火，测得齿轮的变形量如。

　　表3不同预先热处理齿轮渗碳淬火变形μm测量项目预先热处理变形量12345678910平均值变形波动量凸台端花键底孔径普通正火-59-46-56-57-30-49-39-51-58-41-48.829.0等温正火-36-40-30-25-35-33-36-31-38-34.4-34.414.0轮辐处花键底孔径普通正火-52-62-43-20-49-35-33-50-44-51-44.042.0等温正火-44-35-25-28-32-38-40-33-31-3434.019.0公法线长度普通正火4530263528401927384232.026.0等温正火1916131018141317151215.09.0从可以看出，预先热处理采用等温正火的齿轮，由于组织均匀一致，渗碳淬火变形小于普通正火者，尤其是变形波动范围小，这对控制变形极为有利。因此，对于合金渗碳钢件，只有采用等温正火，才能可靠、稳定地获得热处理所需的显微组织和硬度，才能更有效地控制热处理变形[3]。

　　结论1)汽车齿轮毛坯采用常规普通正火易产生非平衡组织，不仅影响切削加工性能，而且使齿轮渗碳淬火变形加剧，普通正火作为预先热处理是不合适的。2)控制齿轮毛坯锻后的冷速和温度进行等温正火，易获得均匀的显微组织和适当的硬度，且渗碳淬火后变形量显著降低。3)利用锻造余热代替正火加热，可以实现节能和提高生产效率。

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