CN104404226A - 一种齿轮的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种齿轮的热处理方法，所述齿轮采用中碳钢，包括如下步骤预热、正火、局部淬火、回火、第二次局部淬火、第二次回火、渗碳、第三次回火。通过特定的组分和特定具体的热处理方式，使得齿轮硬度和强度得到大幅改善。

Description

一种齿轮的热处理方法
技术领域
本发明属于热处理领域，特别是涉及一种齿轮的热处理方法。
背景技术
中碳合金钢和低碳合金钢都是生产齿轮等高速重载零部件的主要材料，该类合金钢具有优良的塑性和韧性，但存在着硬度不高、耐磨性不强等缺点。目前，随着对工作环境的要求进一步提升，提高大型装备的工作寿命逐渐成为开发利用研究的主要方向。其中提高齿轮耐磨性和接触疲劳强度对高速重载装备的工作寿命意义重大。几十年来人们围绕着如何提高齿轮的耐磨性和接触疲劳强度的问题上做了很多的工作，而解决这一问题的根本原则可归结为两方面：即保证齿面硬度和渗碳层深度的同时保证齿轮心部的强韧性；保证齿轮表面组织晶粒细小，且残余奥氏体含量低，碳化物呈颗粒状且弥散分布，表面含碳量高。
发明内容
本发明的目的在于提出一种齿轮的热处理方法；
一种齿轮的热处理方法，所述齿轮的化学成分按照重量百分比由如下组分组成：C：2.12~2.56%；Si：0.1~0.15%，Mn：1.2~1.5%，Mo：3.25~4.1%，Cr：2.8~3.6%，Ni：0.06~0.15%，Cu：0.18~0.56%，V：6.8~7.9%，W：0.33~0.58%，Ti：0.08~0.19%，RE：0.08~0.21%，S：小于0.04%，余量为铁和不可避免的杂质；
所述热处理方法包括如下步骤：
1）预热：将齿轮整体放入箱式加热炉中进行预热处理，预热温度为380~460℃，预热保温时间为15~22min；
2）正火：将预热后的齿轮加热到930~980℃，保温60~90min，然后水冷至630~680℃，保温110~180min，风冷至室温；
3）局部淬火：采用局部淬火线圈对齿尖进行加热，加热温度为910~940℃，保温40~70s，水冷到620~680℃，保温30~60s，水冷到310~360℃，保温15~38s，水冷到室温；
4）回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到200~230℃，保温2.2~3.8h，空冷；
5）第二次局部淬火：采用局部淬火线圈对齿根进行加热，加热温度为960~986℃，保温30~80s，水冷到480~500℃，保温30~50s，然后水冷到280~295℃，保温18~30s，然后水冷到室温；
6）第二次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到180~210℃，保温2.8~3.8h，空冷；
7）渗碳：将齿轮放入渗碳炉，加热至910~940℃，对齿尖进行渗碳处理40~50s后，取出后空冷至700~730℃，将工件放入淬火液中进行冷却2~5min，再将齿轮取出空冷至室温；
8）第三次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热至160~190℃，保温2~2.5h，空冷至室温。
作为优选，所述齿轮的化学成分按照重量百分比由如下组分组成：C：2.36%；Si：0.12%，Mn：1.35%，Mo：3.82%，Cr：2.95%，Ni：0.09%，Cu：0.36%，V：7.2%，W：0.42%，Ti：0.11%，RE：0.19%，S：0.008%，余量为铁和不可避免的杂质。
作为优选，所述热处理方法包括如下步骤：
1）预热：将齿轮整体放入箱式加热炉中进行预热处理，预热温度为410℃，预热保温时间为19min；
2）正火：将预热后的齿轮加热到960℃，保温70min，然后水冷至650℃，保温160min，风冷至室温；
3）局部淬火：采用局部淬火线圈对齿尖进行加热，加热温度为935℃，保温60s，水冷到650℃，保温50s，水冷到330℃，保温28s，水冷到室温；
4）回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到210℃，保温2.8h，空冷；
5）第二次局部淬火：采用局部淬火线圈对齿根进行加热，加热温度为976℃，保温60s，水冷到490℃，保温40s，然后水冷到285℃，保温20s，然后水冷到室温；
6）第二次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到190℃，保温2.9h，空冷；
7）渗碳：将齿轮放入渗碳炉，加热至930℃，对齿尖进行渗碳处理45s后，取出后空冷至720℃，将工件放入淬火液中进行冷却4min，再将齿轮取出空冷至室温；
8）第三次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热至180℃，保温2.2h，空冷至室温。
本发明的效果在于：
1，通过特定组分和特定热处理方式的搭配，使得齿轮的局部硬度和总体强度得到改善；
2，通过热处理的具体参数的搭配，使得齿轮的性能得到大幅提高；
3，通过具体步骤的局部热处理，使得特定部位有了特定的性能。
 
具体实施方式
实施例1
一种齿轮的热处理方法，所述齿轮的化学成分按照重量百分比由如下组分组成：C：2.36%；Si：0.12%，Mn：1.35%，Mo：3.52%，Cr：2.96%，Ni：0.09%，Cu：0.46%，V：6. 9%，W：0.48%，Ti：0.099%，RE：0.11%，S：0.008%，余量为铁和不可避免的杂质；
所述热处理方法包括如下步骤：
1）预热：将齿轮整体放入箱式加热炉中进行预热处理，预热温度为390℃，预热保温时间为19min；
2）正火：将预热后的齿轮加热到950℃，保温68min，然后水冷至640℃，保温160min，风冷至室温；
3）局部淬火：采用局部淬火线圈对齿尖进行加热，加热温度为930℃，保温52s，水冷到670℃，保温48s，水冷到340℃，保温28s，水冷到室温；
4）回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到220℃，保温2.8h，空冷；
5）第二次局部淬火：采用局部淬火线圈对齿根进行加热，加热温度为976℃，保温60s，水冷到490℃，保温40s，然后水冷到285℃，保温19s，然后水冷到室温；
6）第二次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到190℃，保温3.0h，空冷；
7）渗碳：将齿轮放入渗碳炉，加热至930℃，对齿尖进行渗碳处理46s后，取出后空冷至720℃，将工件放入淬火液中进行冷却4min，再将齿轮取出空冷至室温；
8）第三次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热至170℃，保温2h，空冷至室温。
经过上述处理之后，齿轮齿面的硬度达到了72.8HRC，渗碳层深度为0.88mm。
 
实施例2：
一种齿轮的热处理方法，所述齿轮的化学成分按照重量百分比由如下组分组成：C：2.36%；Si：0.12%，Mn：1.35%，Mo：3.82%，Cr：2.95%，Ni：0.09%，Cu：0.36%，V：7.2%，W：0.42%，Ti：0.11%，RE：0.19%，S：0.008%，余量为铁和不可避免的杂质；
所述热处理方法包括如下步骤：
1）预热：将齿轮整体放入箱式加热炉中进行预热处理，预热温度为410℃，预热保温时间为19min；
2）正火：将预热后的齿轮加热到960℃，保温70min，然后水冷至650℃，保温160min，风冷至室温；
3）局部淬火：采用局部淬火线圈对齿尖进行加热，加热温度为935℃，保温60s，水冷到650℃，保温50s，水冷到330℃，保温28s，水冷到室温；
4）回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到210℃，保温2.8h，空冷；
5）第二次局部淬火：采用局部淬火线圈对齿根进行加热，加热温度为976℃，保温60s，水冷到490℃，保温40s，然后水冷到285℃，保温20s，然后水冷到室温；
6）第二次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到190℃，保温2.9h，空冷；
7）渗碳：将齿轮放入渗碳炉，加热至930℃，对齿尖进行渗碳处理45s后，取出后空冷至720℃，将工件放入淬火液中进行冷却4min，再将齿轮取出空冷至室温；
8）第三次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热至180℃，保温2.2h，空冷至室温。
经过上述处理之后，齿轮齿面的硬度达到了71.6HRC，渗碳层深度为0.92mm。

Claims (3)

1.一种齿轮的热处理方法，其特征在于：所述齿轮的化学成分按照重量百分比由如下组分组成：C：2.12~2.56%；Si：0.1~0.15%，Mn：1.2~1.5%，Mo：3.25~4.1%，Cr：2.8~3.6%，Ni：0.06~0.15%，Cu：0.18~0.56%，V：6.8~7.9%，W：0.33~0.58%，Ti：0.08~0.19%，RE：0.08~0.21%，S：小于0.04%，余量为铁和不可避免的杂质；
所述热处理方法包括如下步骤：
1）预热：将齿轮整体放入箱式加热炉中进行预热处理，预热温度为380~460℃，预热保温时间为15~22min；
2）正火：将预热后的齿轮加热到930~980℃，保温60~90min，然后水冷至630~680℃，保温110~180min，风冷至室温；
3）局部淬火：采用局部淬火线圈对齿尖进行加热，加热温度为910~940℃，保温40~70s，水冷到620~680℃，保温30~60s，水冷到310~360℃，保温15~38s，水冷到室温；
4）回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到200~230℃，保温2.2~3.8h，空冷；
5）第二次局部淬火：采用局部淬火线圈对齿根进行加热，加热温度为960~986℃，保温30~80s，水冷到480~500℃，保温30~50s，然后水冷到280~295℃，保温18~30s，然后水冷到室温；
6）第二次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到180~210℃，保温2.8~3.8h，空冷；
7）渗碳：将齿轮放入渗碳炉，加热至910~940℃，对齿尖进行渗碳处理40~50s后，取出后空冷至700~730℃，将工件放入淬火液中进行冷却2~5min，再将齿轮取出空冷至室温；
8）第三次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热至160~190℃，保温2~2.5h，空冷至室温。
2.根据权利要求1所述齿轮的热处理方法，其特征在于，所述齿轮的化学成分按照重量百分比由如下组分组成：C：2.36%；Si：0.12%，Mn：1.35%，Mo：3.82%，Cr：2.95%，Ni：0.09%，Cu：0.36%，V：7.2%，W：0.42%，Ti：0.11%，RE：0.19%，S：0.008%，余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2或3所述齿轮的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法包括如下步骤：
1）预热：将齿轮整体放入箱式加热炉中进行预热处理，预热温度为410℃，预热保温时间为19min；
2）正火：将预热后的齿轮加热到960℃，保温70min，然后水冷至650℃，保温160min，风冷至室温；
3）局部淬火：采用局部淬火线圈对齿尖进行加热，加热温度为935℃，保温60s，水冷到650℃，保温50s，水冷到330℃，保温28s，水冷到室温；
4）回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到210℃，保温2.8h，空冷；
5）第二次局部淬火：采用局部淬火线圈对齿根进行加热，加热温度为976℃，保温60s，水冷到490℃，保温40s，然后水冷到285℃，保温20s，然后水冷到室温；
6）第二次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到190℃，保温2.9h，空冷；
7）渗碳：将齿轮放入渗碳炉，加热至930℃，对齿尖进行渗碳处理45s后，取出后空冷至720℃，将工件放入淬火液中进行冷却4min，再将齿轮取出空冷至室温；
8）第三次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热至180℃，保温2.2h，空冷至室温。
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C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: Jinxiang Qiushi building 26 No. 102299 Beijing city Changping District Road three layer

Applicant after: Wang Wenjiao

Address before: 102218, Beijing, Changping District Tiantong Xiyuan two district 18-4-1302

Applicant before: Wang Wenjiao

COR Change of bibliographic data
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Xu Xiaowei

Inventor before: Wang Wenjiao

COR Change of bibliographic data
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20160322

Address after: 100083, room three, building 311, block 30, Xueyuan Road, Beijing, Haidian District

Applicant after: Beijing JHBY Metallurgy Technology Development Co., Ltd.

Address before: Jinxiang Qiushi building 26 No. 102299 Beijing city Changping District Road three layer

Applicant before: Wang Wenjiao

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 100083 Beijing, Xueyuan Road, No. 30, No. building, room 3, room 311

Patentee after: Beijing Heng Boyuan Polytron Technologies Inc

Address before: 100083, room three, building 311, block 30, Xueyuan Road, Beijing, Haidian District

Patentee before: Beijing JHBY Metallurgy Technology Development Co., Ltd.