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                铬镍钢齿轮(特别是20Cr2Ni4钢齿轮)渗碳∑淬火工艺研究  2007/4/14 
                 
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                摘要:铬镍钢齿轮,特别是20Cr2Ni4钢齿轮,以往由于渗碳淬火后表层存在大量的残余奥氏√体,所以在渗碳后淬火之前进ω 行一次高温回火,即一次淬火法。其生产率低,耗能多。经我们多年▃实践,采用微机控制↓渗碳,实现齿轮渗碳后直接淬火工艺。

                    亚博开户:微机控制;一次淬火;直接淬火;残余奥氏体

                   

                   

                    1.前言

                    磨煤机减速箱齿轮有螺旋伞齿轮、圆柱齿轮,其外形尺々寸最大直径 982mm,最大模数m=14,采用S17Cr2Ni2Mo,20Cr2Ni2Mo,J20CrNi2Mo铬镍渗碳钢制造。也曾制造一批20Cr2Ni4钢重载齿轮。其工艺路线」:锻造——正火☉加回火——粗车——消除应力——半精加工——渗碳淬火加低温回火——精加工。

                    对齿轮的渗碳淬火,采用一次淬火法,即齿轮渗碳后进行高温回火再加◥热到淬火温度进行淬火。

                   

                   

                    2.合金渗碳钢齿轮技术要求

                    为满足使用︼要求,合金渗碳钢齿轮技术要求:

                    1)齿轮锻坯正火后的硬▓度HB≤229。

                    2)渗碳淬火后硬度:齿面58~62HRC,芯部40~45HRC。

                    3)齿面〓渗碳层深度:根据不同模数∩的齿轮,一般为1.5~2.5mm。

                    4)齿轮锻坯奥氏体晶粒度4级以上,带状铁素体在2级以下。

                    5)齿面渗碳淬火后组织为隐晶或细针状马◢氏体组织,不许有针状★和网状碳化物及大量残余奥氏体存在。碳化物3级以ζ下合格,马氏体加残余奥氏体3级以下合格。心部淬火后为低碳马氏体组织,心部铁素体不允许超过2级。

                    6)齿面渗碳淬火后硬度梯度♂平缓,碳浓度卐平缓。

                    7)齿轮精度等级ζ 6级。

                   

                   

                   

                    3.严格控制齿轮锻坯的质量

                    为确保锻※坯质量,对锻坯都要进行Ψ复验,其中包括表面质量,机械性能,非金属夹杂物,低倍组织,奥氏体晶粒度,带状组织等必须↙达到技术要求的合格范围。并用同一熔炼炉号,同一材料,同一锻造工【艺的锻坯,制成与齿轮同模数的齿形(单齿)渗碳淬火试块。

                   

                   

                   

                    4.认真「做好预备亚博在线

                    齿轮锻坯的预备亚博在线的好坏直接关系到后序的渗碳淬火的质量。其中包括马氏体针的粗细。严格㊣ 执行正火加回火工艺,我们选▆用的正火温度高于渗碳温度20℃,即940℃保温3小时空冷,650~700℃保温4小时空冷。严格检查齿轮锻坯正火后的硬▓度和金相组织和晶粒度的检查。组织为细珠光体,晶粒度优╲于6级。

                   

                   

                   

                    5.齿轮渗碳淬火设备及工艺

                    我们使用150KW滴注式井式渗碳炉对齿轮进行渗碳淬火,其有效尺∞寸为Φ1200×1200,该炉靠炉盖本身自重(约1吨重)及石棉盘根与炉罐密封,省去炉盖和炉罐用螺栓、螺◤母连续的繁重体力劳动。经过冷◆热调试,炉温均匀,设备密封性能好,不漏气。炉罐内炉气碳势均匀,波动小,920℃钢箔定碳。当氧电势E=1140mV时,炉※罐内上下部位碳势相差0.02%C;当氧电势E=1125mV时,炉罐内上下部位碳势相差0.03%C。

                    我们用热电偶做炉温的传感元件,用氧探头做氧电势(炉气碳势)的传感元件。用电磁阀和可控硅做碳势和温度的执行机构。渗卐碳介质采用工业甲醇加异丙醇。使用时直接滴入气体渗碳炉内,经裂解后产生活性碳原子,通过调节滴入量控制齿轮表面的碳浓度。我们采用Ψ 了HONEYWELL井式炉渗碳微机控制系统,内有滴注式可控气氛渗碳、淬火过程控制程序。

                    渗碳工艺采用改进的强渗—扩散两段△工艺。两段法具有渗碳速度快,渗层碳浓度控制质量好的优点。在此基础〖上作了进一步改进。充分发挥计算机快速计算的控制功能,根据工况适时调节电磁阀的开启频率和脉冲宽度,调整甲醇、异丙醇量,并保持两者之间的比例关系。从而逐】步调节炉气碳势,使渗碳速度更快@ ,齿面碳浓度平缓,淬火后齿面硬度梯度平缓,渗碳质量更○好,称之自适应渗碳法。

                    实践证明,应用微机控制系统,工人操作简单,工人只要输入钢材代号,要求的硬化层深度和表面含〗碳量,其一切都由电脑自动控制完成,当硬化层深度和表面含碳量达到预定的目◤标值时,自动鸣铃提示操作人员出炉。在整个渗碳过程中各工艺参数用数码管显示,并能打印记录。通过对齿表面碳含量的测定,与表面碳浓度设定值0.80%C比较,该控制系■统能使轮齿表面碳浓度精确控制在±0.05%C。齿轮表面碳浓度、淬火温度的高低直接关系到齿轮淬火后ㄨ马氏体针的粗细和残余奥氏体量的多少。当齿面碳浓度及淬火温度过高时,在淬火加热时溶入奥氏体中的碳含量就会增加,降低了马氏体的№转变,使钢中的残余奥氏体♂增多。淬火温度过低使轮齿芯部硬度低,降低轮齿心部的机械性能。经多炉试验确定如下渗碳淬火工艺。我们把轮齿表面碳浓度◎控制在0.80%C,渗碳温度920℃。渗碳结束后降至淬火温度为840℃,保温30分钟油冷。淬火油采用快速淬火油,保证了组¤织充分转变。

                   

                    6.齿轮回火设备及工艺

                    我们使用100KW井式回@火炉,有效尺寸Φ1200×1200,使用微机控制系统,经用6支凯装热电偶在炉罐上、中、下部々各点测量炉温的均匀性。当仪表指示为180℃时,最大温差为5℃。

                    齿轮渗碳淬火后,必须及时回火◥。回火♀的目的是为降低淬火应力,减少脆性,尽量保持钢的高硬度和高耐磨性。使齿面硬度保持在58~62HRC。

                    马氏体分解速度同回火温度、回火时间有密□切关系。回火温度愈高,马氏体分解速度愈快,析出的c碳化←物愈多,因而马氏体的碳浓度和正方度也愈低。因此,必须找出—个适当的回火〇温度,既保证齿面的高硬度,又使马氏体充分分解,降低马氏体的过饱和度。回火№需保温—定时间,目的是使工件表面与心部温度均匀一致,保证组织转变的充分进行。经过试验做出轮齿表面硬度和回↓火温度的关系曲线图。

                    我们采用180℃保温10-12小时空冷▲的两次回火工艺。

                    渗碳淬火齿轮经过回火后检查齿面硬度都能保证58~62HRC,齿面碳化物控制』在1~3级,马氏体加残余奥氏体控制在1~3级。心部铁素体控制在1级。

                   

                   

                   

                   

                   

                    7.结论

                    铬镍钢齿轮渗碳淬火,只要严格控制齿轮锻★坯的内在质量,奥氏体晶粒度优于等▓于6级。认真执行正火加回火工艺,做好渗碳淬火前的组织准备。使用先进的淬火、回火设备,采用微机控∮制系统,精确控制齿面的碳浓度,淬火、回火温度,就可以实现直接淬火工艺。

                    从1990年至今,我们一≡直使用铬镍钢齿轮渗碳淬火工艺,从未发生任何质量问题,至今〓仍在使用中。

                 
                 
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