CN113046536A - 一种工业减速机毛坯的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业减速机毛坯的热处理工艺，主要针对材质为16MnCrS5的工业减速机齿坯料，加热充分奥氏体化后的零件毛坯经过高速快冷和中速快冷两个过程冷却后进入等温炉等温处理，高速快冷和中速快冷分别在第一冷风室和第二冷风室进行，即避免了由于空气比热小调温缓慢导致的冷却效果不好，同时高速快冷和低速快冷的两个过程时间相近且相对较短，能够实现对两组零件坯料进行同时操作，从而降低总的冷却时间，提高生产效率；依靠本发明热工艺处理后的零件坯料，硬度能够100％的控制在HB160‑210，金相组织1‑3级，且无粒装贝氏体、混晶等缺陷，晶粒度达到7‑8级，优化了后续机械切削工序，节省了刀具成本。
Description
技术领域
本发明涉及热处理的技术领域，尤其涉及一种工业减速机毛坯的热处理工艺。
背景技术
减速机齿轮的质量较差时，会出现装配困难、噪音大及齿面磨损问题。cr钢、Mn钢和Mo钢用于小尺寸齿轮，Ni钢、Cr-Mn钢、Cr-Mo钢，Mn-Mo钢和Cr-Ni-Mo钢用于尺寸较大的零件，这类产品都需要锻造、预先热处理、切削加工、渗碳、淬火、回火等多道冷热加工工序，获得高表面硬度和好的韧性，使工件耐磨、耐疲劳和耐点蚀。
国内对低合金钢齿坯采用正火处理，将钢材或钢件加热到临界点Ac3或Acm以上的适当温度，保持一定时间后再空冷，得到珠光体类组织。正火是一种传统的工艺，设备、工艺要求简单，能耗少。齿轮钢正火需要获得比较合适的硬度，一般在150-220HB范围内，过高的硬度容易导致加工困难，甚至出现烧刀，而过低的硬度，容易导致切削的料削粘刀；因此现需的热处理工艺不仅要求硬度在一个较窄的范围之内(钢件切削加工时易断屑，表面光洁)，而且要求获得稳定组织(粗铁素体加细珠光体)，以改善加工性能及淬火后变形规律。为了满足要求，需对正火工艺改进，以获得正火所要求的显微组织和硬度范围。
等温正火是将零件加热至Ac3以上30～50℃使其热奥氏体化，根据零件大小、形状保温一定的时间后快速冷却到珠光体转变区域某一合适温度，然后在此温度下保温，使不同零件和同一零件的不同部位温度均匀化，并在该温度下均匀地完成铁素体+珠光体转变，然后在空气中冷却或风冷的正火工艺。
16MnCrS5是低合金钢，按通常的等温正火工艺，零件加热奥氏体均匀化后，在随后的冷却过程中，由于冷却速度的不同，正火后零件不同直径之间或同一直径的表面与心部组织也不相同，而工件因表面及芯部以及工件有效直径的差异，会导致工件各处的温降速度差异，必然会导致相变过程的铁素体和渗碳体析出的差异。为了最大限度地减少这一区间的温差，目前国内外连续式等温正火生产线普遍采用一个冷却腔室，并分两段或多段控制冷却速度。前段属于快冷段、后段为缓冷段。在快冷段，将工件温度迅速降至相变温度，缓冷段则缩小工件各部温差，以期达到工件各处以相同的温度进入相变转变温度，例如申请号为CN201610499296.5中，公开了一种16MnCrS5等温正火工艺。
但此种冷却方式利用一个冷却腔室完成快冷和缓冷两个过程，其存在的以下不足：(1)在连续生产线中，每个周期，冷却腔室内都要完成快冷、缓冷两个过程致使冷却腔室的使用时间增长，生产效率低下；(2)调节空气的温度相对缓慢，造成缓冷效果不好，影响热处理质量。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是：提供一种工业减速机毛坯的热处理工艺，能够解决上述背景技术提到的不足。
为了解决上述的主要技术问题采取以下技术方案实现：
一种工业减速机毛坯的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将多个零件坯料分散送至加热炉高温加热至为920～940℃，保温时间为150-160min，以使零件坯料均匀奥氏体化；
(2)将奥氏体化的零件坯料送至第一冷风室，进行高速冷却，冷却时间为120～200s，降温速率为90～150℃/min；
(3)将高速冷却后的零件坯料送至第二冷风室，进行中速冷却，冷却时间为100～180s，降温速率为40～72℃/min，低速冷却后的温度为580～500℃；
(4)将经过中速冷却后的零件送至等温炉，在470～490℃进行等温保温处理以使整个零件坯料在同一温度下完成组织转变，等温保温时间为120-130min；
(5)等温保温后零件坯料出炉空冷至室温。
优选地，所述步骤(1)中相邻两个零件的间隔距离为100mm。
优选地，所述步骤(2)中第一冷风室采用上、下至少两个风机进行对流，风机采用变频器控制，风机的调节频率为35～45HZ。
优选地，所述步骤(3)中第二冷风室采用上、下至少两个风机进行对流，风机采用变频器控制，风机的调节频率为35～45HZ。
优选地，所述步骤(3)中第二冷风室与第一冷风室通过暖风通道相通，暖风通道的风温大于或者等于60℃。
与现有技术相比，本发明应用具备下列优点：
(1)采用本工艺处理后的零件坯料，硬度能够100％的控制在HB160-210，金相组织1-3级，无粒装贝氏体、混晶等缺陷，晶粒度达到7-8级，优化了后续机械切削工序，节省了刀具成本；
(2)避免原始的叠加式摆放加热，从而使加热总时间减少了约2/3，同样高温加热对工件表面的氧化脱碳层也减少了约2/3的深度，显著提高了后续渗碳淬火后的各项技术指标；
(3)采用高速快冷和中速快冷，高速快冷和中速快冷分别在第一冷风室和第二冷风室进行，即避免了由于空气比热小调温缓慢导致的冷却效果不好，同时高速快冷和低速快冷的两个过程时间相近且相对较短，能够实现对两组零件坯料进行同时操作，从而降低总的冷却时间，提高生产效率；
(4)第一冷风室和第二冷风室的暖风通道，能够使零件坯料在第一冷风室和第二冷风室之间经过时，受环境温度的影响小，从而确保整体的热处理效果。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一、
一种工业减速机毛坯的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将多个零件坯料分散送至加热炉高温加热至为920℃，保温时间为
150min，以使零件坯料均匀奥氏体化，相邻的两个零件之间的间隔距离为100mm；
(2)将奥氏体化的零件坯料送至第一冷风室，进行高速冷却，第一冷风室采用水平方向进出零件坯料，第一冷风室采用上、下至少两个风机进行对流，风机采用变频器控制，风机的调节频率为45HZ，冷却时间为120s，降温速率为150℃/min；
(3)将高速冷却后的零件坯料送至第二冷风室，进行中速冷却，第二冷风室采用水平方向进出零件坯料，第二冷风室采用上、下至少两个风机进行对流，风机采用变频器控制，风机的调节频率为45HZ，冷却时间为100s，降温速率为72℃/min，低速冷却后的温度为500℃；第二冷风室与第一冷风室并列设置，第一冷风室和第二冷风室均设置有能够开合的封闭门；第一冷风室和第二冷风室之间设置有暖风通道，暖风通道的风温大于或者等于60℃；
(4)将经过中速冷却后的零件送至等温炉，在470℃进行等温保温处理以使整个零件坯料在同一温度下完成组织转变，等温保温时间为120min；
(5)等温保温后零件坯料出炉空冷至室温。
经上述步骤热处理后，零件坯料的硬度约为HB162，金相组织1-3级，晶粒度达到7-8级，无粒装贝氏体、混晶等缺陷。
实施例二、
一种工业减速机毛坯的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将多个零件坯料分散送至加热炉高温加热至为940℃，保温时间为
160min，以使零件坯料均匀奥氏体化，相邻的两个零件之间的间隔距离为100mm；
(2)将奥氏体化的零件坯料送至第一冷风室，进行高速冷却，第一冷风室采用水平方向进出零件坯料，第一冷风室采用上、下至少两个风机进行对流，风机采用变频器控制，风机的调节频率为35HZ，冷却时间为200s，降温速率为90℃/min；
(3)将高速冷却后的零件坯料送至第二冷风室，进行中速冷却，第二冷风室采用水平方向进出零件坯料，第二冷风室采用上、下至少两个风机进行对流，风机采用变频器控制，风机的调节频率为35HZ，冷却时间为180s，降温速率为40℃/min，低速冷却后的温度为580℃；第二冷风室与第一冷风室并列设置，第一冷风室和第二冷风室均设置有能够开合的封闭门；第一冷风室和第二冷风室之间设置有暖风通道，暖风通道的风温大于或者等于60℃；
(4)将经过中速冷却后的零件送至等温炉，在490℃进行等温保温处理以使整个零件坯料在同一温度下完成组织转变，等温保温时间为130min；
(5)等温保温后零件坯料出炉空冷至室温。
经上述步骤热处理后，零件坯料的硬度为HB165，金相组织1-3级，晶粒度达到7-8级，无粒装贝氏体、混晶等缺陷。
实施例三、
一种工业减速机毛坯的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)将多个零件坯料分散送至加热炉高温加热至为930℃，保温时间为
154min，以使零件坯料均匀奥氏体化，相邻的两个零件之间的间隔距离为100mm；
(2)将奥氏体化的零件坯料送至第一冷风室，进行高速冷却，第一冷风室采用水平方向进出零件坯料，第一冷风室采用上、下至少两个风机进行对流，风机采用变频器控制，风机的调节频率为40HZ，冷却时间为160s，降温速率为98℃/min；
(3)将高速冷却后的零件坯料送至第二冷风室，进行中速冷却，第二冷风室采用水平方向进出零件坯料，第二冷风室采用上、下至少两个风机进行对流，风机采用变频器控制，风机的调节频率为40HZ，冷却时间为140s，降温速率为68.5℃/min，低速冷却后的温度为550℃；第二冷风室与第一冷风室并列设置，第一冷风室和第二冷风室均设置有能够开合的封闭门；第一冷风室和第二冷风室之间设置有暖风通道，暖风通道的风温大于或者等于60℃；
(4)将经过中速冷却后的零件送至等温炉，在480℃进行等温保温处理以使整个零件坯料在同一温度下完成组织转变，等温保温时间为125min；
(5)等温保温后零件坯料出炉空冷至室温。
经上述步骤热处理后，零件坯料的硬度为HB211，金相组织1-3级，晶粒度达到7-8级，无粒装贝氏体、混晶等缺陷。
以上所述的实施方式均为优选实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特性进行等同替换，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种工业减速机毛坯的热处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将多个零件坯料分散送至加热炉高温加热至为920～940℃，保温时间为150-160min，以使零件坯料均匀奥氏体化；
(2)将奥氏体化的零件坯料送至第一冷风室，进行高速冷却，冷却时间为120～200s，降温速率为90～150℃/min；
(3)将高速冷却后的零件坯料送至第二冷风室，进行中速冷却，冷却时间为100～180s，降温速率为40～72℃/min，低速冷却后的温度为580～500℃；
(4)将经过中速冷却后的零件送至等温炉，在470～490℃进行等温保温处理以使整个零件坯料在同一温度下完成组织转变，等温保温时间为120-130min；
(5)等温保温后零件坯料出炉空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种工业减速机毛坯的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)中相邻两个零件的间隔距离为100mm。
3.根据权利要求1所述的一种工业减速机毛坯的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)中第一冷风室采用上、下至少两个风机进行对流，风机采用变频器控制，风机的调节频率为35～45HZ。
4.根据权利要求1所述的一种工业减速机毛坯的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)中第二冷风室采用上、下至少两个风机进行对流，风机采用变频器控制，风机的调节频率为35～45HZ。
5.根据权利要求1所述的一种工业减速机毛坯的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)中第二冷风室与第一冷风室通过暖风通道相通，暖风通道的风温大于或者等于60℃。
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| GR01 | Patent grant | ||
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