[發明專利]齒圈氮氣保護連續式正火工藝

有效

• 申請號: 201010135296.X
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN101775478A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 八代行雄;鄭光源;劉永江
• 申請（專利權）人: 青島奔達汽車配件有限公司
• 主分類號: C21D9/32
• 分類號: C21D9/32;C21D1/28
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

技術領域

本發明涉及一種正火工藝，尤其是一種用于齒圈的氮氣保護氣氛下的正火工藝。

背景技術

根據GB7232及GB/T16923的定義，鋼的正火通常是把鋼加熱到臨界溫度Ac3或 Accm線以上，保溫一段時間，然后進行空冷。由于冷卻速度較快，與退火組織相比，組織 中的珠光體量相對較多，且片層較細密，故性能有所改善，細化晶粒，改善組織，并消除了 殘余應力。對低碳鋼來說，正火后提高硬度可改善切削加工性，提高零件表面光潔度；對于 高碳鋼，正火則可以消除網狀滲碳體，為下一步球化退火及淬火作好組織準備。

齒圈用碳素結構鋼(如S45C、S48C)屬于中碳鋼，在軋制、彎曲和焊接的過程中會 出現一些不穩定組織和內應力，正火的主要目的是為了使內部組織正?；?、硬度正常化以及 消除內應力，為后續工序中的高頻淬火和回火做好準備，同時改善切削加工性能，并提高材 料的綜合力學性能。

正火熱處理主要包括普通正火、二段正火及等溫正火三種方式，目前齒輪制造行業 普遍采用的是等溫正火工藝，雖然能夠有效地改善材料的內部組織，但實際生產中，工件表 面會產生氧化脫碳現象，為了去除工件表面的氧化皮，在正火后必須進行表面處理，既增加 了生產成本，又延長了生產周期，而且污染環境，齒坯在正火過程中產生氧化脫碳的主要原 因是在普通等溫正火爐的加熱和保溫過程中，齒坯始終暴露在空氣中，由于溫度高、時間 長，齒坯表面在沒有保護措施的情況下，加速了氧化過程。

等溫正火后續工序中包括等溫處理過程和水冷過程，等溫處理是將工件快冷至珠光 體轉換區某一溫度然后保溫，以獲得珠光體組織，但對于齒圈行業來說，由于齒圈形狀比較 特殊，尺寸大，但截面積小，因此較易獲得穩定均勻的珠光體組織，且加熱時間過長會產生 較大變形，故可以省去等溫和水冷過程。

另外現有的正火工藝中一般采用單純的風冷方式降溫，對于中碳鋼來說，由于溫度 下降速度較慢，不利于材料內部組織的細化和改善，較容易出現不穩定組織，影響后續的生 產工序，產生不良品。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的齒圈正火工藝中易發生氧化脫碳現象，導致齒坯表面 產生氧化層的缺陷，提出了一種齒圈氮氣保護連續式正火工藝。

本發明是采用以下的技術方案實現的：一種齒圈氮氣保護連續式正火工藝，該工藝 包括以下步驟： (1)通過加熱保溫系統對爐膛進行加熱升溫，當爐膛內的加熱區和保溫區的溫度升至設定 溫度并保持恒定后，氮氣站向爐膛內通入高純度氮氣，將爐內空氣排出； (2)啟動電機，使電機驅動輸送帶傳動，將齒坯放置在輸送帶上，齒坯在輸送帶的帶動下 進入爐膛內的加熱區，使齒坯的溫度在8-12min內由常溫迅速上升至400℃，然后使齒坯的 溫度在12-18min內繼續上升至AC3+(40-50)℃； (3)在輸送帶的傳送下，工件繼續進入保溫區，工件在保溫區內保溫36-45min，工件的溫 度保持為AC3+(40-50)℃； (4)工件隨輸送帶繼續進入氮氣冷卻區，氮氣站向氮氣冷卻區內噴入高壓低溫氮氣，高壓 低溫氮氣對工件進行快速冷卻，使工件的溫度在10min內降至500-550℃； (5)工件隨輸送帶離開爐膛，通過風機使其冷卻至常溫，齒圈正火工藝完成。

本發明中，所述的輸送帶與電機連接，電機可以采用變頻調速電機，實現了無機變 速；所述的輸送帶采用網帶輸送帶。在電機的驅動下，輸送帶將齒坯依次傳送至爐膛內的加 熱區、保溫區和氮氣冷卻區，完成了正火工藝。

所述的爐膛內的加熱區和保溫區內通入高純氮氣后，爐內壓力保持在0.15-0.2MPa之 間。另外工件的降溫采用高壓低溫氮氣進行初步快速冷卻，因此正火工藝的加熱、保溫和冷 卻的過程都是在氮氣保護氣氛中完成的，有效地抑制了齒坯表面氧化脫碳現象的發生。

所述的爐膛進口處設有進口密封部，防止外界空氣進入爐膛中，以及內部氮氣的溢 出，確保齒圈正火處理過程中無氧化無脫碳，并降低了氮氣的消耗量。