CN104451438B - 一种高强度齿轮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度齿轮的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：预热、正火、急速加热，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

一种高强度齿轮的制备方法
技术领域
本发明属于热处理领域，特别是涉及一种高强度齿轮的制备方法。
背景技术
低碳合金钢和中碳合金钢都是生产齿轮等高速重载零部件的重要材料，该类合金钢具有优良的强度和韧性，但存在着硬度不高、耐磨性不强等缺点。提高齿轮的工作寿命成为提高齿轮行业竞争力的短板，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，但是成效不大，因此急需寻找一种方法来克服上述技术问题，即使牺牲成本来达到上述耐磨性和接触疲劳强度的目的也是值得的。
发明内容
本发明的目的在于提出一种高强度齿轮的制备方法。
一种高强度齿轮的制备方法，所述齿轮的化学成分按照重量百分比由如下组分组成：C：1.98~2.16%；Si：0.11~0.25%，Mn：0.85~1.12%，Mo：4.25~5.1%，Cr：2.9~3.2%，Ni：0.16~0.25%，Cu：0.19~0.46%，V：5.2~6.1%，W：0.32~0.48%，Ti：0.18~0.29%，RE：0.18~0.25%，S：小于0.02%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述组分的钢通过铸造和锻造形成齿轮之后，进行热处理。
所述热处理包括如下步骤：
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）急速加热：采用高频淬火感应线圈进行急速加热，先常规将齿轮的齿部加热至200~280℃，然后将高频感应线圈的功率调至600~810KW，在不大于2s的时间内使齿轮齿部的温度迅速升温到910~940℃。
4）局部淬火：在温度为910~940℃的温度下保温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。
5）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。
6）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。
7）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。
8）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。
9）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：2.06%；Si：0.21%，Mn：1.02%，Mo：4.98%，Cr：3.1%，Ni：0.22%，Cu：0.38%，V：5.9%，W：0.42%，Ti：0.26%，RE：0.22%，S：0.01%，余量为铁和不可避免的杂质。
作为优选，所述热处理包括如下步骤：
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420℃，预热保温时间为18min。
2）正火：将预热后的齿轮加热到950℃，保温72min，然后水冷至6530℃，保温162min，风冷至室温。
3）急速加热：采用高频淬火感应线圈进行急速加热，先常规将齿轮的齿部加热至246℃，然后将高频感应线圈的功率调至711KW，在0.8s的时间内使齿轮齿部的温度迅速升温到932℃。
4）局部淬火：在温度为932℃的温度下保温62s，水冷到645℃，保温42s，水冷到355℃，保温26s，水冷到室温。
5）回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到218℃，保温2.68h，空冷。
6）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62s，水冷到492℃，保温46s，然后水冷到287℃，保温21s，然后水冷到室温。
7）第二次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到192℃，保温2.95h，空冷。
8）渗碳：将齿轮放入渗碳炉，加热至932℃，对齿尖进行渗碳处理48s后，取出后空冷至715℃，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。
9）第三次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热至178℃，保温2.32h，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
一种高强度齿轮的制备方法，所述齿轮的化学成分按照重量百分比由如下组分组成：C：2.06%；Si：0.21%，Mn：0.92%，Mo：4.98%，Cr：3.15%，Ni：0.21%，Cu：0.33%，V：5.68%，W：0.41%，Ti：0.21%，RE：0.20%，S：0.0008%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述组分的钢通过铸造和锻造形成齿轮之后，进行热处理。
所述热处理包括如下步骤：
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412℃，预热保温时间为21min。
2）正火：将预热后的齿轮加热到942℃，保温82min，然后水冷至654℃，保温138min，风冷至室温。
3）急速加热：采用高频淬火感应线圈进行急速加热，先常规将齿轮的齿部加热至245℃，然后将高频感应线圈的功率调至745KW，在1.2s的时间内使齿轮齿部的温度迅速升温到938℃。
4）局部淬火：在温度为932℃的温度下保温65s，水冷到675℃，保温54s，水冷到345℃，保温28s，水冷到室温。
5）回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到218℃，保温2.95h，空冷。
6）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972℃，保温68s，水冷到492℃，保温42s，然后水冷到291℃，保温22s，然后水冷到室温。
7）第二次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到192℃，保温2.95h，空冷。
8）渗碳：将齿轮放入渗碳炉，加热至932℃，对齿尖进行渗碳处理48s后，取出后空冷至722℃，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。
9）第三次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热至172℃，保温2.3h，空冷至室温。
经过上述处理之后，齿轮齿面的硬度达到了83.8HRC，渗碳层深度为0.68mm。
实施例 2 ：
一种高强度齿轮的制备方法，所述齿轮的化学成分按照重量百分比由如下组分组成： C：2.06%；Si：0.21%，Mn：1.02%，Mo：4.98%，Cr：3.1%，Ni：0.22%，Cu：0.38%，V：5.9%，W：0.42%，Ti：0.26%，RE：0.22%，S：0.01%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述组分的钢通过铸造和锻造形成齿轮之后，进行热处理。
所述热处理包括如下步骤：
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420℃，预热保温时间为18min。
2）正火：将预热后的齿轮加热到950℃，保温72min，然后水冷至6530℃，保温162min，风冷至室温。
3）急速加热：采用高频淬火感应线圈进行急速加热，先常规将齿轮的齿部加热至246℃，然后将高频感应线圈的功率调至711KW，在0.8s的时间内使齿轮齿部的温度迅速升温到932℃。
4）局部淬火：在温度为932℃的温度下保温62s，水冷到645℃，保温42s，水冷到355℃，保温26s，水冷到室温。
5）回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到218℃，保温2.68h，空冷。
6）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62s，水冷到492℃，保温46s，然后水冷到287℃，保温21s，然后水冷到室温。
7）第二次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到192℃，保温2.95h，空冷。
8）渗碳：将齿轮放入渗碳炉，加热至932℃，对齿尖进行渗碳处理48s后，取出后空冷至715℃，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。
9）第三次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热至178℃，保温2.32h，空冷至室温。
经过上述处理之后，齿轮齿面的硬度达到了81.6HRC，渗碳层深度为0.82mm。

Claims (3)

1.一种高强度齿轮的制备方法，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：1.98~2.16%；Si：0.11~0.25%，Mn：0.85~1.12%，Mo：4.25~5.1%，Cr：2.9~3.2%，Ni：0.16~0.25%，Cu：0.19~0.46%，V：5.2~6.1%，W：0.32~0.48%，Ti：0.18~0.29%，RE：0.18~0.25%，S：小于0.02%，余量为铁和不可避免的杂质；将上述组分的钢通过铸造和锻造形成齿轮之后，进行热处理；
所述热处理包括如下步骤：
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）急速加热：采用高频淬火感应线圈进行急速加热，先常规将齿轮的齿部加热至200~280℃，然后将高频感应线圈的功率调至600~810KW，在不大于2s的时间内使齿轮齿部的温度迅速升温到910~940℃；
4）局部淬火：在温度为910~940℃的温度下保温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；
5）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；
6）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；
7）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；
8）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；
9）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所述高强度齿轮的制备方法，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：2.06%；Si：0.21%，Mn：1.02%，Mo：4.98%，Cr：3.1%，Ni：0.22%，Cu：0.38%，V：5.9%，W：0.42%，Ti：0.26%，RE：0.22%，S：0.01%，余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述高强度齿轮的制备方法，其特征在于，所述热处理包括如下步骤：
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420℃，预热保温时间为18min；
2）正火：将预热后的齿轮加热到950℃，保温72min，然后水冷至6530℃，保温162min，风冷至室温；
3）急速加热：采用高频淬火感应线圈进行急速加热，先常规将齿轮的齿部加热至246℃，然后将高频感应线圈的功率调至711KW，在0.8s的时间内使齿轮齿部的温度迅速升温到932℃；
4）局部淬火：在温度为932℃的温度下保温62s，水冷到645℃，保温42s，水冷到355℃，保温26s，水冷到室温；
5）回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到218℃，保温2.68h，空冷；
6）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62s，水冷到492℃，保温46s，然后水冷到287℃，保温21s，然后水冷到室温；
7）第二次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热到192℃，保温2.95h，空冷；
8）渗碳：将齿轮放入渗碳炉，加热至932℃，对齿尖进行渗碳处理48s后，取出后空冷至715℃，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；
9）第三次回火：将齿轮整体放入回火炉，加热至178℃，保温2.32h，空冷至室温。
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Denomination of invention: Production method of high-strength gear

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Pledgee: Bank of China, Limited by Share Ltd Haian branch

Pledgor: Jiangsu power prestige cutting and folding machine bed Co., Ltd

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