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(江蘇省鹽城技師學(xué)院 江蘇鹽城 224002)
摘 要:本文分析了20CrMnTi滲碳鋼齒輪的預(yù)備熱處理、滲碳、淬火低溫回火熱處理工藝對組織與性能的影響,并對工藝進(jìn)行優(yōu)化,提高材料的性能,降低生產(chǎn)成本,提高了經(jīng)濟(jì)效果。
關(guān)鍵詞:預(yù)備熱處理 滲碳 淬火 低溫回火 馬氏體
中圖分類號(hào):TG161 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):1672-3791(2010)06(b)-0252-02
滲碳鋼通常是指經(jīng)滲碳淬火, 低溫回火后使用的鋼。20CrMnTi滲碳鋼是一種低碳合金鋼,工藝性能優(yōu)良,廣泛用于截面小于30mm承受高速、中等或重載及受沖擊載荷和摩擦的重要滲碳零件,如汽車、拖拉機(jī)中的變速齒輪、凸輪、礦山機(jī)械使用的重載齒輪等, 但往往由于齒輪熱處理質(zhì)量不過關(guān), 會(huì)造成加工困難、齒輪磨削中存在裂紋、組織和力學(xué)性能不合格等。本文通過對齒輪的預(yù)備熱處理、滲碳、淬火回火幾個(gè)方面分析, 進(jìn)行工藝優(yōu)化, 來提高材料的性能, 降低生產(chǎn)成本。
20CrMnTi齒輪鋼要達(dá)到加工、使用所需性能必須進(jìn)行熱處理, 目的是提高表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度,心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性。一般齒輪加工的工藝路線如下。
鍛造→正火→齒形加工→滲碳→淬火、低溫回火→噴丸→校正花鍵孔→磨齒[1]。一般齒輪毛坯采用鍛造毛坯, 經(jīng)鍛造
以后晶粒大小形狀發(fā)生了變化, 改變了鋼的組織, 增加了鍛造應(yīng)力, 提高了硬度, 在機(jī)械加工前需預(yù)備熱處理。
1 預(yù)備熱處理
通常20CrMnTi選用正火或調(diào)質(zhì)處理作為預(yù)備熱處理,其目的是降低鋼的硬度,提高塑性, 以利于切削加工; 細(xì)化晶粒,均勻鋼的組織及成分,改善鋼的性能,為以后的熱處理作準(zhǔn)備;消除鍛造應(yīng)力,防止變形和開裂, 保證齒形合格。
1.1 正火
正火是將鋼加熱到Ac3以上30℃～50℃,保溫足夠的時(shí)間后出爐在空氣中冷卻到室溫。對于一般的齒輪采用正火,正火可以減少碳和其他合金元素的成分偏析; 使奧氏體晶粒細(xì)化和碳化物的彌散分布, 以便在隨后的熱處理中增加碳化物的溶解量。由于正火的冷卻速度較快, 獲得細(xì)小的片層狀滲碳體珠光體, 強(qiáng)度、硬度都較高, 力學(xué)性能較好。然而正火工藝是空冷,對于尺寸較大零件,內(nèi)外溫差大冷卻速度不穩(wěn)定,在連續(xù)冷卻時(shí),過冷奧氏體在A1-550℃溫度范圍內(nèi)分解為珠光體,在550℃-Ms溫度范圍內(nèi), 因轉(zhuǎn)變溫度較低轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w組織(即含碳量具有一定過飽和度的鐵素體和分散的滲碳體(或碳化物)的混合物),其特征是過飽和碳的鐵素體中分布粒狀或長條狀的碳化物[1]。鍛造毛坯正火產(chǎn)生的粒狀貝氏體引起硬度增高,導(dǎo)致了齒型加工困難,使刀具早期磨損。對于車輛齒輪或大批量的小型齒輪越來越多采用等溫正火工藝。對于模數(shù)、直徑較大的質(zhì)量要求高的工業(yè)齒輪通常采用調(diào)質(zhì)作為預(yù)備熱處理[5]。
1.2 調(diào)質(zhì)
對于重要的齒輪用調(diào)質(zhì)來改善鋼的性能。在切削加工時(shí),為了不致發(fā)生“粘刀”現(xiàn)象和使刀具嚴(yán)重磨損,通過改善金相組織控制鋼的硬度。實(shí)踐證明,為了防止鍛造毛坯在預(yù)備熱處理中產(chǎn)生粒狀貝氏體影響鋼的力學(xué)性能,工藝可采用淬火后680℃～700℃高溫回火(即調(diào)質(zhì))來替代原來的正火。高溫回火后得到回火索氏體組織, 即粒狀滲碳體均勻的分布在鐵素體基體上, 應(yīng)力集中傾向小,硬度降低至200HB～330HB,切削性能較好。調(diào)質(zhì)鋼與正火鋼相比不僅強(qiáng)度較高, 而且塑性、韌性遠(yuǎn)高于后者, 同時(shí)鍛造應(yīng)力得到充分的消除, 滿足了機(jī)械加工要求, 在生產(chǎn)中已取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益
[2]。
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