[發(fā)明專利]一種提高柔性齒輪40CrNiMo鋼強(qiáng)度的熱處理工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011298665.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN112375882B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬珺威;劉笑笑;張杰;楊燃;俞城雙;張錚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué);浙江來福諧波傳動(dòng)股份有限公司
• 主分類號(hào): C21D6/00
• 分類號(hào): C21D6/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C21D1/20;C21D1/607
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發(fā)明公開了一種提高柔性齒輪40CrNiMo鋼強(qiáng)度的熱處理工藝，首先將40CrNiMo鋼在1000±50℃固溶2h，油冷，使成分更加均勻；然后將40CrNiMo鋼加熱到870±20℃保溫1h后迅速轉(zhuǎn)移到280~300℃等溫0.5~1h，空冷，形成了一部分馬氏體；最后250℃回火2h以去除內(nèi)應(yīng)力；在等溫保持階段，馬氏體和未轉(zhuǎn)變奧氏體界面為貝氏體轉(zhuǎn)變提供了更多的形核位點(diǎn)，提高了貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)，促進(jìn)了貝氏體的轉(zhuǎn)變。本發(fā)明通過將40CrNiMo鋼在稍低于馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度下等溫淬火，最終獲得了馬氏體+下貝氏體+殘余奧氏體的復(fù)相組織，提高了柔性齒輪40CrNiMo鋼的強(qiáng)度，同時(shí)改善了40CrNiMo鋼的帶狀組織。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高柔性齒輪40CrNiMo鋼強(qiáng)度的熱處理工藝，屬于熱處理等溫淬火技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋼鐵材料作為現(xiàn)代社會(huì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，以其優(yōu)越的強(qiáng)韌性能、良好的加工性能以及低廉的制造成本已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中不可或缺的原材料，如今鋼鐵材料已經(jīng)滲透到人類社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，其中40CrNiMo鋼憑借其高淬透性以及高強(qiáng)度被廣泛應(yīng)用于齒輪、軸類零件、緊固件等等。一般地，常見的齒輪傳動(dòng)采用的是剛性機(jī)構(gòu)，而諧波齒輪的傳動(dòng)主要是靠柔性齒輪的彈性變形來實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)的，諧波齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由剛性齒輪、柔性齒輪和諧波發(fā)生器三部分零件構(gòu)成。其工作原理是利用具有長(zhǎng)短軸的諧波發(fā)生器首先發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而迫使柔性齒輪產(chǎn)生彈性變形，使得柔輪與帶有內(nèi)齒的剛輪互相作用來傳遞運(yùn)動(dòng)。然而柔輪在長(zhǎng)時(shí)間的服役過程中，由于強(qiáng)塑性的不足，在交變應(yīng)力的作用下會(huì)導(dǎo)致變形甚至疲勞斷裂，所以通過熱處理工藝使材料獲得優(yōu)異的力學(xué)性能顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種提高柔性齒輪40CrNiMo鋼強(qiáng)度的熱處理工藝。

本發(fā)明將奧氏體化后的柔性齒輪40CrNiMo鋼放入稍低于馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度的熔融鹽浴爐中等溫一定時(shí)間，首先會(huì)形成一定體積分?jǐn)?shù)的馬氏體，這些馬氏體的形成會(huì)向周圍未轉(zhuǎn)變的奧氏體中引入大量的位錯(cuò)；在等溫保持階段，馬氏體和未轉(zhuǎn)變奧氏體界面以及位錯(cuò)處為貝氏體提供了更多的形核位點(diǎn)，提高了貝氏體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)，而且先形成的馬氏體會(huì)劃分奧氏體，使得之后形成的貝氏體晶粒更加細(xì)小，起到細(xì)晶強(qiáng)化的作用；冷卻到室溫階段，未轉(zhuǎn)變的奧氏體會(huì)發(fā)生馬氏體相變，形成馬奧島；所以等溫淬火后組織包括馬氏體+貝氏體+殘余奧氏體。馬氏體和貝氏體都屬于硬質(zhì)相，所以其具有高屈服強(qiáng)度、高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性等性能，而作為軟相的殘余奧氏體提高了材料的延伸率。

本發(fā)明考慮了軋制退火態(tài)的柔性齒輪40CrNiMo鋼含有帶狀組織的問題，這主要是由于在鋼的冶煉過程中，鋼的枝晶生長(zhǎng)方式總是使置換合金元素在枝晶間區(qū)域富集，并通過后續(xù)的熱加工而排列，從而形成帶狀組織。通過高溫固溶處理后，使得高溫下合金元素分布的更加均勻，以及隨后的快冷使合金元素來不及擴(kuò)散，從而減緩帶狀組織。此外，由于較低的等溫轉(zhuǎn)變溫度，過冷度增大，相變驅(qū)動(dòng)力也更高，富溶質(zhì)區(qū)和貧溶質(zhì)區(qū)之間的差異不像較高溫度下那樣顯著，因此，置換合金元素的非均勻分布對(duì)微觀組織形成的影響是小的，所以等溫處理（低于Ms）后組織分布更加均勻，帶狀偏析的程度減弱。

本發(fā)明提供了一種提高柔性齒輪40CrNiMo鋼強(qiáng)度的熱處理工藝，包括以下步驟：

步驟一：柔性齒輪40CrNiMo鋼原材料為軋制退火態(tài)，首先將40CrNiMo鋼進(jìn)行固溶處理，油冷，使得成分更加均勻；

步驟二：將步驟一得到的40CrNiMo鋼放在帶有無水乙醇的燒杯中，將燒杯放在超聲容器中進(jìn)行超聲清洗1~3min，去除表面的油污；

步驟三：將步驟二得到的40CrNiMo鋼放在熱處理爐中加熱到奧氏體化溫度，保持1.0h，然后迅速放進(jìn)熔融鹽浴爐中等溫淬火，等溫溫度低于Ms點(diǎn)（馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度為310℃左右），保持0.5~1.0h，空冷；最后磨去凝固在表面的淬火鹽；

步驟四：將步驟三得到的40CrNiMo鋼在熱處理爐中回火，空冷，以消除內(nèi)應(yīng)力。