CN110791641B - 一种18CrNiMo7-6材质锥齿轮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种18CrNiMo7‑6材质锥齿轮的制备方法，包括：步骤1：预备热处理过程，所述预备热处理过程包括依次进行的锻制18CrNiMo7‑6锥齿轮锻件、正火、第一次高温回火、粗加工、调质、第二次高温回火及精加工后处理工序；其中，调质工序为将粗加工后的18CrNiMo7‑6锥齿轮锻件置于井式电阻炉内,在保护气氛下升温至850℃，然后保温，保温结束后高温淬火油淬火；步骤2：最终热处理过程，所述最终热处理过程包括对步骤1中精加工后处理后的18CrNiMo7‑6锥齿轮锻件依次进行的渗碳、缓冷、高温回火、淬火及两次低温回火工序。相比于现有技术本发明制备的18CrNiMo7‑6材质锥齿轮质量和实际使用寿命有了显著提高。

Description

一种18CrNiMo7-6材质锥齿轮的制备方法
技术领域
本发明属于钢件生产技术领域，具体涉及一种18CrNiMo7-6材质锥齿轮的制备方法。
背景技术
近十年来，风电，高铁，船舶等重工业的高速发展，欧标18CrNiMo7-6材质被广泛应用于制造风电，高铁，船舶的传动件，对其产品的质量有着极高的要求，产品精度，强度，使用寿命都有着严苛的标准，传统的热处理工艺在新的质量体系(GB/3480.5-2008/ISO6336-5:2003)下以稍显力不从心。
随着设备技术的发展在此契机下革新孕育而生。中国专利文献(申请号为201811327857.9)公开了一种18CrNiMo7-6钢制中小型缸体渗碳多级淬火工艺，其针对产品缸体结构复杂钢壁薄易变形，而减缓升温的过程使其组织晶粒在加热长大过程中减少畸变，且该专利公开的技术方案在提高18CrNiMo7-6材质锥齿轮机械性能方面没有直接关系。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术中的问题，提供一种18CrNiMo7-6材质锥齿轮的制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种18CrNiMo7-6材质锥齿轮的制备方法包括：
步骤1：预备热处理过程，所述预备热处理过程包括依次进行的锻制18CrNiMo7-6锥齿轮锻件、正火、第一次高温回火、粗加工、调质、第二次高温回火及精加工后处理工序；其中，调质工序为将粗加工后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件置于井式电阻炉内,在保护气氛下升温至850℃，然后保温，保温结束后高温淬火油淬火；
步骤2：最终热处理过程，所述最终热处理过程包括对步骤1中精加工后处理后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件依次进行的渗碳、缓冷、高温回火、淬火及两次低温回火工序。
进一步的，步骤1中所述正火工序为将锻制的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件于箱式炉内加热至930℃，然后保温，保温结束后开炉门冷却至760℃出炉空冷至室温；第一次高温回火工序为将正火工序处理后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件于炉内升温至660±10℃，然后保温，保温结束后出炉空冷至室温；第二次高温回火工序为将调质后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件于炉内升温至660±10℃，然后保温，保温结束后空冷(本发明中“空冷”是指在空气中自然冷却)。
步骤2中所述渗碳和缓冷工序为采用真空渗碳炉对步骤1中精加工后处理后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件依次进行的渗碳，渗碳温度设定930℃，渗碳过程中炉内碳势为1.0～1.05％，待渗碳结束后，随炉降温至800℃，然后保温，保温结束后出炉并移至缓冷炉缓冷至300℃出炉，然后空冷至室温；本步骤中所述高温回火工序为将缓冷后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件于炉内升温至650℃，然后保温，保温结束后出炉，并空冷至室温；步骤2中所述淬火工序为830℃下高温淬火油淬火；所述两次低温回火工序为将经步骤2淬火后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件于炉内升温至160℃，然后保温，保温结束后出炉并空冷至室温，然后再次入炉升温至160℃，然后保温，保温结束后出炉并空冷至室温。
相比与现有技术，本发明所取得的有益的技术效果有：相比于现有技术本发明制备的18CrNiMo7-6材质锥齿轮质量和实际使用寿命有了显著提高。
附图说明
图1为本发明实施例1中预备热处理过程中的正火及第一次高温回火工艺；
图2为本发明实施例1中预备热处理过程中的调质及第二次高温回火工艺；
图3为本发明实施1中最终热处理过程工艺；
图4为本发明实施1制得的18CrNiMo7-6材质锥齿轮的渗碳层组织的显微镜下形态图；
图5为本发明实施1制得的18CrNiMo7-6材质锥齿轮的芯部组织的显微镜下形态图；
图6为本发明实施1制得的18CrNiMo7-6材质锥齿轮的晶粒度的显微镜下形态图；
图7为本发明对比实施例1中正火工艺；
图8为本发明对比实施例1中渗碳淬火回火工艺；
图9为本发明对比实施1制得的18CrNiMo7-6材质锥齿轮的渗碳层组织的显微镜下形态图；
图10为本发明对比实施1制得的18CrNiMo7-6材质锥齿轮的芯部组织的显微镜下形态图；
图11为本发明对比实施1制得的18CrNiMo7-6材质锥齿轮的晶粒度的显微镜下形态图。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
实施例1：
本实施例制备高铁用18CrNiMo7-6材质锥齿轮，锥齿轮轴(中点法向模数mt3.6903)，包括预备热处理过程和最终热处理过程。
预备热处理过程：产品锻件----正火----高温回火----粗加工---调质---高温回火----精加工----铣齿。
具体的，见图1和图2，18CrNiMo7-6锥齿轮锻件(以下简称锻件)用箱式电阻炉正火，温度设定930℃，930℃保温5小时后开炉门冷却至760℃出炉空冷至室温，高温回火，设定温度650℃，650℃保温5小时出炉空冷至室温，经YY140型里氏硬度计检验硬度为HB180-200。调质:工件用保护气氛井式电阻炉调质,温度设定850℃，850℃保温3小时，高温淬火油淬火，设定680℃高温回火，保温3小时后空冷，经YY140型里氏硬度计检验硬度为HB220-240。
最终热处理过程:产品----渗碳----缓冷----高温回火----淬火----低温回火-----低温回火。具体的，见图3，图中cp指渗碳工序中炉内可控气氛的含碳量，也称碳势。采用真空渗碳炉渗碳，渗碳温度设定930℃，930℃保温1.5小时后渗碳扩散6.5小时后随炉降温至800℃出炉至缓冷炉缓冷至300℃出炉空冷至室温，高温回火设定温度650℃保温3小时出炉空冷至室温，淬火设定温度830℃保温3小时高温淬火油淬火，低温回火设定温度160℃保温3小时(两次)。
制得的18CrNiMo7-6材质锥齿轮按GB/T25744-2010《钢件渗碳淬火回火金相检验》进行金相组织检验和GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第一部分：室温试验法》GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验法》进行力学性能检验，利用6XSD金相显微镜观察组织，利用GMT5205微机控制电子万能试验机JBS-300B冲击试验机检验力学性能。
检验结果如下：
金相组织：见图4，其渗层碳化物1级，渗层残余奥氏体1级，马氏体1级，渗层,贝氏体﹤10％。见图5，芯部组织无块状铁素体，见图6，晶粒度(7-8级)，渗层非马氏体﹤0.025mm，晶间氧化物﹤0.025mm。
力学性能：抗拉强度Rm：1260MPa屈服强度ReL：1045MPa伸长率A：9.5％断面收缩率KV2：45J。
对比实施1：
见图7和图8，920℃±10℃正火，680℃高温回火，920℃渗碳降温，850℃淬火，160℃-180℃一次低温回火，制得的钢件按GB/T25744-2010《钢件渗碳淬火回火金相检验》进行金相组织分析，按GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第一部分：室温试验法》和GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验法》进行力学性能检验。见图9，制得的钢件的渗碳层组织：渗层碳化物1级，渗层残余奥氏体3级，马氏体3级，渗层贝氏体20％。见图10，芯部组织无块状铁素体，见图11，晶粒度(5-6级)，渗层非马氏体0.0625mm，晶间氧化物0.0575mm。
力学性能：抗拉强度Rm：1220MPa,屈服强度ReL：1010MPa伸长率A：8.9％断面收缩率KV2：50J。

Claims (1)

1.一种18CrNiMo7-6材质锥齿轮的制备方法，其特征在于：包括：
步骤1：预备热处理过程，所述预备热处理过程包括依次进行的锻制18CrNiMo7-6锥齿轮锻件、正火、第一次高温回火、粗加工、调质、第二次高温回火及精加工后处理工序；其中，调质工序为将粗加工后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件置于井式电阻炉内, 在保护气氛下升温至850℃，然后保温，保温结束后高温淬火油淬火；
步骤2：最终热处理过程，所述最终热处理过程包括对步骤1中精加工后处理工序后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件依次进行的渗碳、缓冷、高温回火、淬火及两次低温回火工序；
步骤1中所述正火工序为将锻制的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件于箱式炉内加热至930℃，然后保温，保温结束后开炉门冷却至760℃出炉空冷至室温；第一次高温回火工序为将正火工序处理后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件于炉内升温至660±10℃，然后保温，保温结束后出炉空冷至室温；第二次高温回火工序为将调质后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件于炉内升温至660±10℃，然后保温，保温结束后空冷；
步骤2中所述渗碳和缓冷工序为采用真空渗碳炉对步骤1中精加工后处理后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件进行渗碳，渗碳温度设定930℃，渗碳过程中炉内碳势为1.0~1.05%，待渗碳结束后随炉降温至800℃，然后保温，保温结束后出炉并移至缓冷炉缓冷至300℃出炉，然后空冷至室温；本步骤中所述高温回火工序为将缓冷后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件于炉内升温至650℃，然后保温，保温结束后出炉，并空冷至室温；步骤2中所述淬火工序为830℃高温淬火油淬火；所述两次低温回火工序为将经步骤2淬火后的18CrNiMo7-6锥齿轮锻件于炉内升温至160℃，然后保温，保温结束后出炉并空冷至室温，然后再次入炉升温至160℃，然后保温，保温结束后出炉并空冷至室温。
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