CN104195311B - 牙轮钻头牙轮热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
一种牙轮钻头牙轮热处理工艺，锻件毛坏机加工后在930℃渗碳处理，使渗层含碳量达到0.9%-1.0%；缓冷后高温回火，回火温度为640℃-680℃；空冷后进行机加工，然后将加工好的工件在温度880℃的情况下正火，其保温时间根据工件大小而定；正火后缓冷，然后进行在温度805℃±5℃的情况下淬火，其淬火时间根据工件大小而定，淬火后油冷，然后在温度160℃±5℃工况中低温回火，低温回火时间为5小时，低温回火后进行工件空冷。和现有技术相比，本发明具有如下优点：该工艺既提高了牙轮轴瓦的耐磨性能，同时改善了牙轮的综合机械性能，使产品的寿命大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及热处理领域，具体地说是指一种牙轮钻头牙轮热处理工艺。
背景技术
国内目前矿用牙轮钻头制造厂家的牙轮(材质为15CrNi4Mo)的渗碳后的热处理工艺基本上都是一次淬火（805℃）+低温回火（160℃）工艺（见图1），虽然这些热处理工艺均为常规且看似成熟的工艺，但问题是，不仅国内矿用牙轮钻头轴瓦的耐磨度远远低于国外矿用牙轮钻头轴瓦的寿命，而且牙轮容易出现折顶、破裂及牙轮上所镶的合金齿容易掉齿和断齿等缺陷，从而极大地影响了钻头的使用寿命，同时国内不同制造厂家的轴瓦的耐磨寿命也相差悬殊，更有甚者，同一厂家所制造的钻头轴瓦耐磨的寿命及牙轮本体的质量波动范围相当大，从而影响了钻头的寿命。其产生的原因在于高含镍合金钢牙轮渗碳后一次淬火工艺存在风险，没有完全消除牙轮钻头轴瓦及牙轮基体中存在的金相组织组织缺陷，如较多的残余奥氏体、网状碳化物、晶粒粗大等缺陷（见图3、图4）。
发明内容
本发明提供一种用于矿用牙轮钻头制造厂家的牙轮的渗碳后的热处理工艺，可以完全消除牙轮钻头轴瓦及牙轮基体中存在的金相组织组织缺陷。
一种牙轮钻头牙轮热处理工艺，锻件毛坏机加工后在930℃渗碳处理，使渗层含碳量达到0.9%-1.0%；缓冷后高温回火，回火温度为640℃-680℃；空冷后进行机加工，然后将加工好的工件在温度880℃的情况下正火，其保温时间根据工件大小而定；正火后缓冷，然后进行在温度805℃±5℃的情况下淬火，其淬火时间根据工件大小而定，淬火后油冷，然后在温度160℃±5℃工况中低温回火，低温回火时间为5小时，低温回火后进行工件空冷。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）、高合金渗碳钢渗碳后进行高温回火，使渗层中的残余奥氏体和马氏体进行分解，渗层中碳和合金元素以碳化物形式充分析出和聚集；
（2）、高温回火后进行一次正火，细化心部组织，提高心部韧性，均匀组织，为最终热处理做好组织准备；
（3）、正火之后进行一次淬火+低温回火，表层组织为淬火马氏体+少量残余奥氏体+碳化物，芯部为低碳马氏体；
总之，该工艺既提高了牙轮轴瓦的耐磨性能，同时改善了牙轮的综合机械性能，使产品的寿命大大提高。对其他合金渗碳钢的热处理也有一定的参考价值。
附图说明
图1常规渗碳后牙轮一次淬火+低温回火工艺曲线图；
图2本发明渗碳后牙轮特殊热处理工艺路线图；
图3牙轮钻头常规热处理工艺加工后的金相组织图一；
图4牙轮钻头常规热处理工艺加工后的金相组织图二；
图5本发明牙轮钻头特殊热处理工艺加工后的金相组织图一；
图6本发明牙轮钻头特殊热处理工艺加工后的金相组织图二。
具体实施方式
流程如下：锻件毛坏机加工——渗碳（渗层含碳量0.9%-1.0%）——高温回火（温度640℃-680℃）——机械加工——正火（温度880℃）——一次淬火（温度805℃±5℃）——低温回火（温度160℃±5℃）。
锻件毛坏机加工后在930℃渗碳处理，使渗层含碳量达到0.9%-1.0%；缓冷后高温回火，回火温度为640℃-680℃；空冷后进行机加工，然后将加工好的工件在温度880℃的情况下正火，其保温时间根据工件大小而定；正火后缓冷，然后进行在温度805℃±5℃的情况下淬火，其淬火时间根据工件大小而定，淬火后油冷，然后在温度160℃±5℃工况中低温回火，低温回火时间为5小时，低温回火后进行工件空冷。
通过新热处理工艺的实施，消除了残余奥氏体、细化了晶粒，最后获得的表面硬度为HRC58-62，芯部硬度为HRC37-43，且获得非常好的金相组织（见图5、图6）。
该工艺既提高了牙轮轴瓦的耐磨性能，同时改善了牙轮的综合机械性能，使产品的寿命大大提高。
本发明高合金渗碳钢渗碳后进行高温回火，使渗层中的残余奥氏体和马氏体进行分解，渗层中碳和合金元素以碳化物形式充分析出和聚集；高温回火后进行一次正火，细化心部组织，提高心部韧性，均匀组织，为最终热处理做好组织准备；正火之后进行一次淬火+低温回火，表层组织为淬火马氏体+少量残余奥氏体+碳化物，芯部为低碳马氏体；总之，该工艺既提高了牙轮轴瓦的耐磨性能，同时改善了牙轮的综合机械性能，使产品的寿命大大提高。对其他合金渗碳钢的热处理也有一定的参考价值。
Claims (2)
1.一种牙轮钻头牙轮热处理工艺,其特征在于：锻件毛坏机加工后在930℃渗碳处理，使渗层含碳量达到0.9%-1.0%；缓冷后高温回火，回火温度为640℃-680℃；空冷后进行机加工，然后将加工好的工件在温度880℃的情况下正火，其保温时间根据工件大小而定；正火后缓冷，然后进行在温度805℃±5℃的情况下淬火，其淬火时间根据工件大小而定，淬火后油冷，然后在温度160℃±5℃工况中低温回火，低温回火时间为5小时，低温回火后进行工件空冷，表层组织为淬火马氏体+少量残余奥氏体+碳化物，芯部为低碳马氏体。
2.根据权利要求1所述的一种牙轮钻头牙轮热处理工艺，其特征在于，处理后工件表面硬度为HRC58-62，芯部硬度为HRC37-43。
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