[發(fā)明專利]一種低淬透性高碳齒輪鋼及熱處理工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711219013.8
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107779753B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設計）人: 柳永寧;孫俊杰;張貴一
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/22;C22C38/20;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/34;C21D1/10;C21D8/00;C21D9/32
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

一種低淬透性高碳齒輪鋼及熱處理工藝，其化學成分為：1.0?1.5％C，0.5?2.5％Si，0.1?0.5％Cr，0.01?0.3％Mo，0.01?0.3％Cu，0?0.2％V，0?0.03％Nb，余量為Fe，該材料通過真空熔煉獲得鑄錠，將鑄錠加熱完全奧氏體化并保溫一段時間使合金成分均勻化，在降溫過程中連續(xù)鍛造成所需尺寸，終鍛溫度850～900℃，鍛件經780?820℃加熱保溫1?8小時，以20℃/min的速度冷卻到700?650℃出爐獲得鐵素體球狀滲碳體組織，本發(fā)明可以滿足滲碳鋼的全部性能指標，可以節(jié)省大量的能源。

技術領域

本發(fā)明屬于機械制造技術領域，特別涉及一種低淬透性高碳齒輪鋼及熱處理工藝。

背景技術

機械工業(yè)是社會各行業(yè)中的用電大戶，熱處理行業(yè)又是機械工業(yè)中的用電大戶。滲碳工藝是熱處理工藝中的普遍應用的工藝，滲碳熱處理要將零件加熱到900-950C°保溫8-9小時，因而，滲碳過程中消耗大量能量，是熱處理工藝中能源消耗最大的一種工藝。此外，滲碳過程需要分解煤油和甲醇，產生大量的CO，對環(huán)境產生污染。如果能夠取代這一工藝，將產生巨大的節(jié)能效果與環(huán)境效果。

滲碳工藝中采用的是低碳鋼，含碳量一般在0.2％左右，經滲碳處理，表面的含碳量期望達到1.0-1.2％，然后進行整體淬火處理，表面獲得高碳馬氏體保證耐磨性，心部獲得低碳馬氏體保證足夠的強度與韌性，因此這種材料與滲碳工藝在汽車、拖拉機、工程機械領域中的齒輪及軸類零件中廣泛使用，典型的滲碳鋼有20CrMnTi，20CrMnMo。目前還沒有一種新材料與工藝能夠將滲碳工藝取代。

感應淬火熱處理在齒輪熱處理工藝中應用已有30余年的歷史，國外發(fā)展的已經相當成熟，國內的設備也能滿足各種模數(shù)齒輪的表面輪廓淬火的要求。目前也有齒輪采用感應熱處理工藝，但這種齒輪采用中碳鋼，如專利201410082954.1一種中碳齒輪熱處理工藝介紹了45#鋼的感應淬火熱處理工藝，包括：調制處理；感應淬火；回火三個步驟，處理后的硬度為550-600HV。這一硬度值比較低，難以達到滲碳淬火的硬度。論文“對我國齒輪感應淬火技術的評述”《金屬熱處理》2004年第29卷第1期，綜述了國內外齒輪感應淬火熱處理現(xiàn)狀，采用雙頻感應淬火，可以獲得理想的齒殼硬度分布，國內企業(yè)主要采用40Cr和42CrMo，淬火后可以達到45-50HRc的范圍，這一硬度無法與滲碳齒輪的表面硬度相比。為了進一步提高表面硬度，含碳量已提高到了0.7％，如日本企業(yè)采用了70Mn鋼，國內企業(yè)采用了60CrMoV。盡管如此，含碳量比滲碳處理后的表面含碳量低許多，因而耐磨性仍然到不到要求，未能大批量在汽車、拖拉機齒輪中使用。

發(fā)明內容

為了克服以上技術缺陷，本發(fā)明的目的在于提供了一種低淬透性高碳齒輪鋼及熱處理工藝，省去滲碳工藝，對其只進行感應淬火熱處理，表面達到高硬度，心部保持高韌性，可以滿足滲碳鋼的全部性能指標，可以節(jié)省大量的能源。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種低淬透性高碳齒輪鋼，其質量百分比(wt.％)配比為：1.0-1.5％C，0.5-2.5％Si，0.1-0.5％Cr，0.01-0.3％Mo，0.01-0.3％Cu，0-0.2％V，0-0.03％Nb，余量為Fe和不可避免的雜質。

通過真空熔煉或常規(guī)工業(yè)特種優(yōu)質鋼的工藝熔煉獲得鑄錠或連軋型材，所述的雜質氧含量小于30ppm，S、P含量分別小于0.025％。

一種低淬透性高碳齒輪鋼熱處理工藝，包括以下步驟，

步驟一：

按質量百分比為：1.0-1.5％C，0.5-2.5％Si，0.1-0.5％Cr，0.01-0.3％Mo，0.01-0.3％Cu,0-0.2％V，0-0.03％Nb，余量為Fe和不可避免的雜質進行配比，將此配比原料通過真空熔煉或常規(guī)工業(yè)特種優(yōu)質鋼的工藝熔煉獲得鑄錠或連軋型材，所述的雜質氧含量小于30ppm，S、P含量分別小于0.025％。

步驟二：