CN104762449A - 离合器盘毂盘热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种离合器盘毂盘热处理工艺，其包括：选择20CrMo作为离合器盘毂盘的材料，将20CrMo放入加热炉内加热，将炉气碳势CP控制在0.5至0.7；当盘毂盘的温度在850至870℃时，往炉内通入氮气、甲醇和丙烷；将炉气的碳势CP控制在0.9至1.1，并保持该状态10分钟；S3、将20CrMo的盘毂盘的温度维持在850℃至870℃，往炉内继续通入氨气，其中通入氨气的流量值为0.31至0.39立方米/小时；将炉气的碳势CP控制在0.9至1.1，并保持该状态150至170分钟；S4、将20CrMo的盘毂盘进行油冷淬火；然后对20CrMo的盘毂盘进行回火处理，回火的温度控制在250至270℃，回火的时间为110至130分钟；然后进行空气冷却至常温；S5、对冷却的20CrMo的盘毂盘进行抛丸处理。
Description
技术领域
本发明属于材料热处理工艺技术领域，具体涉及离合器盘毂盘热处理工艺。
背景技术
离合器的从总零件盘毂盘由于在工作中承受扭转冲击，其往往发生扭转疲劳断裂。例如在玉柴350系列产品中，由于发动机采用4缸发动机，在产品进行首次2.5倍耐久冲击试制过程中，离合器盘毂盘的疲劳寿命约5万次(然而其实际要求为10万次)，特别是个别样件直在测试中变形失效。现有技术离合器盘毂盘的材料选用碳含量为0.1％的10号钢，并通过碳氮共渗淬火+回火的热处理工艺，其疲劳寿命仅为5万次左右，远远不能满足离合器盘毂盘的疲劳寿命要求。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有的离合器盘毂盘热处理工艺远远不能满足离合器盘毂盘的疲劳寿命要求的缺陷，提供一种离合器盘毂盘热处理工艺。
一种离合器盘毂盘热处理工艺，其包括以下步骤：
S1、选择20CrMo合金结构钢作为离合器盘毂盘的制作材料，将20CrMo的盘毂盘放入加热炉内加热，将炉气碳势CP控制在0.5至0.7；
S2、当20CrMo的盘毂盘的温度稳定在850至870℃时，往炉内通入氮气、甲醇和丙烷，其中通入氮气的流量值为2.6至3.0立方米/小时；通入甲醇的流量值为2.2至2.6升/小时；通入丙烷的流量值0.35至0.55立方米/小时；将炉气的碳势CP控制在0.9至1.1，并保持该状态10分钟；
S3、将20CrMo的盘毂盘的温度维持在850℃至870℃，往炉内继续通入氨气，其中通入氨气的流量值为0.31至0.39立方米/小时；将炉气的碳势CP控制在0.9至1.1，并保持该状态110至130分钟；
S4、将20CrMo的盘毂盘进行油冷淬火；然后对20CrMo的盘毂盘进行回火处理，回火的温度控制在250至270℃，回火保温的时间为110至130分钟；然后进行空气冷却至常温；
S5、对冷却的20CrMo的盘毂盘进行抛丸处理。
本发明针对目前热处理工艺远远不能满足离合器盘毂盘的疲劳寿命要求的缺陷，选择20CrMo合金结构钢作为离合器盘毂盘的制作材料，通过Fe、Mo优先生成碳化物，基本消除钢的回火脆性，通过Mo的碳化物在较高的温度时，不会全部熔化，由于Mo的弥散分布，能够细化晶粒，提高了强度和韧性了通过在淬火过程中通过氨气，能够生成残余奥氏体，有利于提高离合器盘毂盘的疲劳寿命；同时通过在热处理后抛丸，在零件表面产生压应力，进一步提高了疲劳寿命。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的离合器盘毂盘热处理工艺图；
图2是20CrMo合金结构钢经过碳氮共渗淬火+回火后的金相图；
图3为未进行抛丸处理的20CrMo的盘毂盘表面划痕引发的裂纹图；
图4为抛丸后20CrMo的盘毂盘表面包络状形貌图；
图5为抛丸表面应力图。
具体实施方式
如图1所示，在本发明实施例的离合器盘毂盘热处理工艺中，其包括以下步骤：
S1、选择20CrMo合金结构钢作为离合器盘毂盘的制作材料，将20CrMo的盘毂盘放入加热炉内加热，将炉气碳势CP控制在0.5至0.7。炉内的初始温度约为850-900℃左右，将20CrMo的盘毂盘放入高温炉内，20CrMo的盘毂盘会吸收部分热量，然后炉内温度开始上升，因此图1刚开始一段呈V型折线。20CrMo合金结构钢中，其各种元素的质量比为：C 0.17-0.24％；Si0.17-0.37％；Mn 0.40-0.70％；Mo 0.15-0.25％；Cr 0.80-1.10％；P≤0.03％；S≤0.025％,其余为Fe。由于增加了C含量，并且增添了Cr和Mo元素，碳氮共渗淬火后盘毂盘心部的硬度提高，提高了离合器盘毂盘的强度和耐冲击性能。并且Mo在有Cr存在的情况下，Fe、Mo优先生成碳化物，可以基本消除钢的回火脆性。并且Mo的碳化物在较高的温度时，不会全部熔化，由于其分布弥散，从而能够细化晶粒，提高离合器盘毂盘的强度和韧性。
优选地，所述步骤S1中的炉气碳势为0.6。
S2、当20CrMo的盘毂盘的温度稳定在850至870℃时，往炉内通入氮气、甲醇和丙烷，其中通入氮气的流量值为2.6至3.0立方米/小时；通入甲醇的流量值为2.2至2.6升/小时；通入丙烷的流量值0.35至0.55立方米/小时；将炉气的碳势CP控制在0.9至1.1，并保持该状态10分钟。
优选地，所述步骤S2中通入氮气的流量值为2.8立方米/小时；通入甲醇的流量值为2.4升/小时；通入丙烷的流量值0.45立方米/小时；将炉气的碳势CP控制在1.0。
S3、将20CrMo的盘毂盘的温度维持在850℃至870℃，往炉内继续通入氨气，其中通入氨气的流量值为0.31至0.39立方米/小时；将炉气的碳势CP控制在0.9至1.1，并保持该状态150至170分钟。
20CrMo合金结构钢在通过氨气后，经过金相显微镜检查残余奥氏体约为15％，有利于提高离合器盘毂盘的疲劳寿命；而现有技术中10号钢在金相显微镜检测未发现有残余奥氏体。
优选地，所述步骤S3中将20CrMo的盘毂盘的温度维持在860℃，往炉内继续通入氨气，其中通入氨气的流量值为0.35立方米/小时；将炉气的碳势CP控制在1.0，并保持该状态120分钟。
S4、将20CrMo的盘毂盘进行油冷淬火；然后对20CrMo的盘毂盘进行回火处理，回火的温度控制在250至270℃，回火保温的时间为110至130分钟；然后进行空气冷却至常温。
优选地，所述步骤S4中对20CrMo的盘毂盘进行回火处理，回火的温度控制在260℃，回火的时间为120分钟。图2为20CrMo合金结构钢经过碳氮共渗淬火+回火后的金相图。
S5、对冷却的20CrMo的盘毂盘进行抛丸处理。
经过抛丸处理，除去了盘毂盘表面的划痕(盘毂盘表面的划痕如图3所示)，降低了应力集中；抛丸后表层黑色组织被完全抛掉，降低了盘毂盘疲劳裂纹的萌生；抛丸后盘毂盘表面产生压应力，能够进一步提高了盘毂盘的疲劳寿命。抛丸后20CrMo的盘毂盘表面包络状形貌如图4所示。抛丸表面应力图如图5所示。
优选地，所述步骤S5中抛丸处理前将弧高值控制在0.17至0.23mm。比如0.17mm、0.20mm、0.23mm。
与现有技术相比，各种材料采用不同的热处理工艺的效果对照如下表所示：
可以看出，通过实施本发明实施例的离合器盘毂盘热处理工艺，使得离合器盘毂盘的疲劳寿命大大增强。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种离合器盘毂盘热处理工艺，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、选择20CrMo合金结构钢作为离合器盘毂盘的制作材料，将20CrMo的盘毂盘放入加热炉内加热，将炉气碳势CP控制在0.5至0.7；
S2、当20CrMo的盘毂盘的温度稳定在850至870℃时，往炉内通入氮气、甲醇和丙烷，其中通入氮气的流量值为2.6至3.0立方米/小时；通入甲醇的流量值为2.2至2.6升/小时；通入丙烷的流量值0.35至0.55立方米/小时；将炉气的碳势CP控制在0.9至1.1，并保持该状态10分钟；
S3、将20CrMo的盘毂盘的温度维持在850℃至870℃，往炉内继续通入氨气，其中通入氨气的流量值为0.31至0.39立方米/小时；将炉气的碳势CP控制在0.9至1.1，并保持该状态150至170分钟；
S4、将20CrMo的盘毂盘进行油冷淬火；然后对20CrMo的盘毂盘进行回火处理，回火的温度控制在250至270℃，回火保温的时间为110至130分钟；然后进行空气冷却至常温；
S5、对冷却的20CrMo的盘毂盘进行抛丸处理。
2.如权利要求1所述的离合器盘毂盘热处理工艺，其特征在于，所述步骤S1中的炉气碳势为0.6。
3.如权利要求1所述的离合器盘毂盘热处理工艺，其特征在于，所述步骤S2中通入氮气的流量值为2.8立方米/小时；通入甲醇的流量值为2.4升/小时；通入丙烷的流量值0.45立方米/小时；将炉气的碳势CP控制在1.0。
4.如权利要求1所述的离合器盘毂盘热处理工艺，其特征在于，所述步骤S3中将20CrMo的盘毂盘的温度维持在860℃，往炉内继续通入氨气，其中通入氨气的流量值为0.35立方米/小时；将炉气的碳势CP控制在1.0，并保持该状态120分钟。
5.如权利要求1所述的离合器盘毂盘热处理工艺，其特征在于，所述步骤S4中对20CrMo的盘毂盘进行回火处理，回火的温度控制在260℃，回火的时间为120分钟。
6.如权利要求1所述的离合器盘毂盘热处理工艺，其特征在于，所述步骤S5中抛丸处理前将弧高值控制在0.17至0.23mm。
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