CN115029518A - 一种用于检测美标齿轮用钢性能的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于检测美标齿轮用钢性能的热处理方法，其包括用于检测美标齿轮用钢末端淬透性的第一热处理方法和用于检测美标齿轮用钢力学性能的第二热处理方法；第一热处理方法包括：将热轧圆钢在930℃～945℃温度条件下正火，保温时间大于50min后，加工成端淬试样后于920℃～940℃条件下淬火，保温时间大于50min后，进行末端淬透性检验；第二热处理方法包括：将热轧圆钢试样在860℃～880℃温度条件下淬火，保温时间大于45min后，在200℃～220℃温度条件下进行回火，保温时间大于45min后，进行力学性能检验。本发明提供的热处理方法能够更稳定地反映美标齿轮用钢性能。

Description

一种用于检测美标齿轮用钢性能的热处理方法
技术领域
本发明属于金属热处理技术领域，具体涉及一种用于检测美标齿轮用钢性能的热处理方法。
背景技术
热处理是指根据金属或合金在固态下的组织转变的规律，通过特定的加热、保温和冷却方式，改变其组织来提高金属或者合金性能的一种热加工工艺。金属热处理工艺一般可分为表面热处理、化学热处理以及整体热处理。整体热处理是最为常用的热处理工艺，主要包含淬火、回火、正火以及退火四种形式以及它们之间配合使用的其他形式。近来，随着汽车轻量化及环保和节省燃油等汽车工业发展的需求，提高齿轮的设计应力即要求钢高强度化己经作为国内外汽车齿轮钢发展的主要方向，但是，齿轮钢在使用中往往出现芯部淬透性不足、末端淬透性带控制较宽、冲击性能不足等问题，经一段时间使用后将会出现齿轮性能不稳定，导致用户更换齿轮困难，并可能产生一系列安全问题，因此提高齿轮钢性能的稳定性成为了当务之急，其中用于检测齿轮钢性能的热处理方法是关键，以稳定可靠反映齿轮钢性能。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于检测美标齿轮用钢性能的热处理方法，其中所述美标齿轮用钢性能包括末端淬透性和力学性能；所述热处理方法包括用于检测美标齿轮用钢末端淬透性的第一热处理方法，和用于检测美标齿轮用钢力学性能的第二热处理方法；其中：
所述第一热处理方法包括以下步骤：
将热轧圆钢在930℃～945℃温度条件下正火，保温时间大于50min后，加工成端淬试样后于920℃～940℃条件下淬火，保温时间大于50min后，进行末端淬透性检验；
所述第二热处理方法包括以下步骤：
将热轧圆钢试样在860℃～880℃温度条件下淬火，保温时间大于45min后，在200℃～220℃温度条件下进行回火，保温时间大于45min后，进行力学性能检验。
在上述第二热处理方法中，所述淬火的方式为油淬，所述回火的方式为油淬或水淬。
上述美标齿轮用钢的化学成分按照质量百分比计为：C：0.18～0.23％、Si：0.20～0.30％、Mn：0.80～0.90％、P≤0.025％、S≤0.020％、Al：0.010-0.060％、Cr：0.50-0.65％、Mo：0.20-0.25％、Ni：0.55-0.65％、Cu≤0.20％、Ti≤0.02％、V≤0.02％、Nb≤0.02％、B≤0.0008％、Sn≤0.016％、Pb≤0.01％、Sb≤0.01％、Bi≤0.01％、As≤0.012％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.035％，其它为Fe和不可避免的杂质。
基于以上技术方案提供的用于检测美标齿轮用钢性能(末端淬透性和力学性能)的热处理方法通过合理的热处理工艺，能够更稳定地体现美标齿轮用钢的末端淬透性和力学性能等性能，其中检测的末端淬透性带波动达到2HRC以内，检测的力学性能中晶粒度达到8级以上，冲击功达到70J以上，带状组织不大于2.0级。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的内容有任何限制。
实施例1
该实施例以生产美标齿轮用钢为例。生产美标齿轮用钢的工艺具体包括：冶炼、连铸、加热、连轧和热处理工序，具体为：
(1)冶炼工序：采用转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气处理工艺；转炉出钢过程进行合金化调整成分；LF精炼进行合金元素微调；VD真空脱气处理真空度25Pa、脱气时间13min，VD真空脱气处理后喂入纯铝丝0.30kg/t钢；
(2)连铸工序：连铸用钢样的化学成分组成及其质量百分含量如表1所示，连铸坯采用缓冷工艺，缓冷时间48h；
(3)加热工序：钢坯加热至1150℃-1240℃进行均热，均热时间大于1.0h；
(4)热轧工序：开轧温度900℃、终轧温度850℃，轧材采用缓冷工艺、缓冷时间48h，获得热轧圆钢；
(5)热处理工序：将热轧圆钢试样分别按照下表2所示的第一热处理工序(用于检测末端淬透性)和下表4所示的第二热处理工序(用于检测力学性能)进行热处理操作，以检测所得美标齿轮用钢的末端淬透性和力学性能。所得美标齿轮用钢的末端淬透性性能如下表3所示，所得美标齿轮用钢的拉伸性能和冲击性能分别如下表5和6所示，所得美标齿轮用钢的金相组织级别≥8级(按照GB/T 6394标准检验奥氏体晶粒度)，带状组织小于2.0级(按照GB/T 34474.1-2017标准检验带状组织)。
实施例2-4
实施例2-4按照实施例1的工艺步骤生产美标齿轮用钢，不同之处在于：用于生产美标齿轮用钢的化学组成不同，具体如下表1所示。实施例2-4所得美标齿轮用钢的末端淬透性性能如下表3所示，所得美标齿轮用钢的拉伸性能和冲击性能分别如下表5和6所示。实施例2-4所得美标齿轮用钢的金相组织级别均≥8级(按照GB/T 6394标准检验奥氏体晶粒度)，带状组织均小于2.0级(按照GB/T 34474.1-2017标准检验带状组织)。
实施例5-6
实施例5-6按照实施例1的化学成分组成和工艺步骤生产美标齿轮用钢，不同之处在于：用于检测美标齿轮用钢性能的热处理工序的工艺参数不同，具体如下表2和表4所示。实施例5-6所得美标齿轮用钢的末端淬透性性能如下表3所示，所得美标齿轮用钢的拉伸性能和冲击性能分别如下表5和6所示。实施例5-6所得美标齿轮用钢的金相组织级别均≥8级(按照GB/T 6394标准检验奥氏体晶粒度)，带状组织均小于2.0级(按照GB/T 34474.1-2017标准检验带状组织)。
对比例1-4
对比例1-4分别按照实施例1-4的化学成分组成和工艺步骤生产美标齿轮用钢，不同之处在于：热处理工序的工艺参数不同，具体如下表2和表4所示。对比例1-4所得美标齿轮用钢的末端淬透性性能如下表3所示，所得美标齿轮用钢的拉伸性能和冲击性能分别如下表5和6所示。
表1：实施例1-4的连铸用钢样的化学成分组成及其质量百分含量(％)
成分 C Si Mn P S Al Cr Ni Mo V B
实施例1 0.20 0.23 0.84 0.011 0.012 0.018 0.60 0.56 0.21 0.01 0.0001
实施例2 0.22 0.25 0.86 0.012 0.017 0.012 0.57 0.58 0.24 0.02 0.0001
实施例3 0.21 0.24 0.85 0.015 0.020 0.016 0.58 0.60 0.22 0.01 0.0002
实施例4 0.19 0.28 0.90 0.010 0.018 0.020 0.60 0.59 0.22 0.01 0.0002
表2：实施例1-6和对比例1-4的第一热处理工艺(用于检测末端淬透性)
Figure BDA0003662622120000031
表3：实施例1-6和对比例1-4所得美标齿轮用钢的末端淬透性性能
Figure BDA0003662622120000041
由上表2和3可知，采用本发明的第一热处理工艺(用于检测美标齿轮用钢的末端淬透性性能的热处理工艺)的实施例1-4所测得的各端淬距离的端淬硬度相差不超过2HRC(实施例5-6测得的结果相对于实施例1测得的各端淬距离的端淬硬度相差也不超过2HRC)，而采用对比例1-4的第一热处理工艺所测得的各端淬距离的端淬硬度相差较大，最大可达到5.1HRC(例如对比例1和对比例2在7mm端淬距离处测得，或者对比例3和对比例4在5mm端淬距离处测得)。因此，相对于对比例1-4的热处理工艺，利用本发明提供的热处理工艺(将热轧圆钢在930℃～945℃温度条件下正火，保温时间大于50min(例如50-60min)后，加工成端淬试样后于920℃～940℃条件下淬火，保温时间大于50min(例如50-60min)后，进行末端淬透性检验)测得的美标齿轮用钢的末端淬透性性能更加稳定可靠。
表4：实施例1-6和对比例1-4的第二热处理工艺(用于检测力学性能)
Figure BDA0003662622120000042
表5：实施例1-6和对比例1-4所得美标齿轮用钢的拉伸性能
Figure BDA0003662622120000043
Figure BDA0003662622120000051
表6：实施例1-6和对比例1-4所得美标齿轮用钢的冲击性能(6次重复)
冲击功(J) 1 2 3 4 5 6
实施例1 72.6 72.0 70.5 74.5 73.0 71.8
实施例2 72.3 73.5 74.6 73.9 74.2 73.9
实施例3 73.5 72.6 70.9 75.2 70.9 74.5
实施例4 75.2 74.3 75.0 74.6 72.9 70.6
实施例5 78.9 80.2 82.4 79.6 79.5 80.4
实施例6 80.2 81.4 81.0 80.9 80.6 81.2
对比例1 77.8 78.9 80.2 79.6 76.5 76.0
对比例2 72.3 73.5 71.2 72.6 72.5 73.5
对比例3 55.6 56.8 60.0 60.4 60.5 56.3
对比例4 55.4 60.1 59.4 58.6 52.6 60.5
由上表4-6可知，采用本发明的第二热处理工艺(用于检测美标齿轮用钢的力学性能性能的热处理工艺)的实施例1-4所测得的美标齿轮用钢的拉伸性能和冲击性能相差均不大，实施例5-6测得的结果相对于实施例1测得的结果相差也不大，而采用对比例1-4的第二热处理工艺所测得的美标齿轮用钢的拉伸性能和冲击性能均相差较大，即对比例1-4采用的第二热处理工艺更容易受到美标齿轮用钢化学成分的变化影响。因此，相对于对比例1-4的热处理工艺，利用本发明提供的热处理工艺(将热轧圆钢试样在860℃～880℃温度条件下淬火，保温时间大于45min(例如45-55min)后，在200℃～220℃温度条件下进行回火，保温时间大于45min(例如45-55min)后，进行力学性能检验)测得的美标齿轮用钢的力学性能更加稳定可靠。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，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，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，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之内。

Claims (3)

1.一种用于检测美标齿轮用钢性能的热处理方法，其中所述美标齿轮用钢性能包括末端淬透性和力学性能；所述热处理方法包括用于检测美标齿轮用钢末端淬透性的第一热处理方法，和用于检测美标齿轮用钢力学性能的第二热处理方法；其中：
所述第一热处理方法包括以下步骤：
将热轧圆钢在930℃～945℃温度条件下正火，保温时间大于50min后，加工成端淬试样后于920℃～940℃条件下淬火，保温时间大于50min后，进行末端淬透性检验；
所述第二热处理方法包括以下步骤：
将热轧圆钢试样在860℃～880℃温度条件下淬火，保温时间大于45min后，在200℃～220℃温度条件下进行回火，保温时间大于45min后，进行力学性能检验。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其中在所述第二热处理方法中，所述淬火的方式为油淬，所述回火的方式为油淬或水淬。
3.根据权利要求1或2所述的热处理方法，其中所述美标齿轮用钢的化学成分按照质量百分比计为：C：0.18～0.23％、Si：0.20～0.30％、Mn：0.80～0.90％、P≤0.025％、S≤0.020％、Al：0.010-0.060％、Cr：0.50-0.65％、Mo：0.20-0.25％、Ni：0.55-0.65％、Cu≤0.20％、Ti≤0.02％、V≤0.02％、Nb≤0.02％、B≤0.0008％、Sn≤0.016％、Pb≤0.01％、Sb≤0.01％、Bi≤0.01％、As≤0.012％、As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.035％，其它为Fe和不可避免的杂质。
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