[發明專利]一種汽車變速箱用齒輪鋼的熱處理工藝

在審

• 申請號: 202010461213.X
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111500834A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 趙小軍;蔡雪貞;徐書成
• 申請（專利權）人: 江蘇聯峰實業有限公司
• 主分類號: C21D1/28
• 分類號: C21D1/28;C21D1/18;C23C8/22;C21D6/00;C21D9/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/50
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 屠志煒

本發明提供了一種汽車變速箱用齒輪鋼的熱處理工藝，采用正火、粗半精切削加工、滲碳、淬火、低溫回火、拋丸清理和加工檢驗的工序，滲碳過程中增加有預加熱和預滲碳工藝，用以清洗鋼坯表面附著的雜質、油漬等，使鋼坯內外溫度一致，為下一步的升溫奠定基礎，縮短加熱時間，減少能耗；控制滲碳過程中的溫度以及滲碳時間，以獲得平緩的碳濃度分布，減小由于滲碳熱處理導致的應力，有效提高鋼坯表面的力學性能和耐磨性能，同時控制鋼坯成分、加熱溫度、保溫時間、冷卻速度等工藝參數，對鋼坯進行升、降碳勢處理，并優化正火、淬火、回火的流程，縮短了生產周期，降低能源消耗和生產成本，適用于各種規格的汽車變速箱用齒輪鋼的生產。

技術領域

本發明涉及冶金技術領域，具體涉及一種汽車變速箱用齒輪鋼的熱處理工藝。

背景技術

齒輪是變速箱傳送機構中最關鍵的零部件之一，在傳動過程中承受沖擊載荷的作用，而且在嚙合傳動過程中，齒面容易產生疲勞點蝕。隨著變速箱對傳動平穩性、噪音等要求越來越高，對齒輪鋼的加工工藝，特別是熱處理工藝也提出了更高的要求。現有的汽車變速箱用低磷齒輪鋼通過脫磷溢渣等操作有效實現了低磷控制，減少磷化物局部富集，具有良好的切削加工性能，通過表面滲碳處理后可獲得高的齒面硬度而心部又有足夠的韌性和較高的抗彎曲疲勞強度，承載能力高，使用壽命長。但其在傳統的在井式滲碳爐進行滲碳熱處理，齒輪鋼不可避免地會產生變形，且因為滲碳所需溫度較高，奧氏晶粒粗大，殘余奧氏體多達8～10％，從而導致齒輪鋼耐磨性降低，后續淬火過程中容易出現開裂的問題，且整個熱處理過程制備時間長，效率低，能耗高。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種汽車變速箱用齒輪鋼的熱處理工藝，用以改善齒輪鋼熱處理過程中容易出現開裂的問題，并縮短熱處理時間，提高生產效率，降低能耗。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種汽車變速箱用齒輪鋼的熱處理工藝，包括以下步驟：

(1)正火：加熱齒輪鋼坯至880～940℃并保溫一段時間，之后速冷至680～720℃并保溫一段時間，冷卻速度為30～50℃/s；

(2)油冷至室溫，然后進行粗、半精切削加工；

(3)滲碳：將加工后的鋼坯放入可控氣氛熱處理爐中，經過清洗烘干后在380～420℃溫度下預熱一段時間，然后進入預滲碳階段升溫至840～880℃保溫一段時間，接著第二次升溫至880～920℃反應一段時間，反應結束后進行降溫，并保溫一段時間。

(4)淬火：取出鋼坯，將其浸入淬火液中淬火一段時間，淬火過程中不斷攪拌，冷卻至100～120℃取出鋼坯并對其清洗；

(5)低溫回火：將清洗后的鋼坯放入回火爐中，在160～240℃溫度下回火處理一段時間，出爐室溫下空冷；

(6)拋丸清理；

(7)加工檢驗后最終制得汽車變速箱用齒輪鋼。

進一步，所述汽車變速箱用齒輪鋼坯化學成分以重量百分比計為：C：0.18～0.20％、Si：0.20～0.24％、Mn：0.93～0.97％、P：0～0.012％、S：0～0.01％、Al：0.025～0.030％、Ti：0.03～0.05％、Cr：1.08～1.14％、Ni：0～0.10％，其余為Fe和不可避免的雜質。

進一步，所述步驟(1)中加熱輪鋼坯至880～940℃保溫0.5～1h，速冷至680～720℃后保溫1～2h。

進一步，步驟(3)中鋼坯清洗烘干后在380～420℃預熱40～60min；所述步驟(3)中鋼坯升溫至840～880℃預滲碳30～50min；所述步驟(3)中第二次升溫過程分為強滲階段和擴散階段，強滲階段的溫度控制在900～920℃，擴散階段的溫度控制在860～880℃。