上海熱處理廠有限公司深層滲碳淬火新添一項(xiàng)發(fā)明專利
2008-07-04 15:52:50
2008年5月4日，上海熱處理廠有限公司接到中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局書面通知，正式受理我司提交的“20CrMnMo節(jié)能滲碳淬火復(fù)合熱處理新工藝”專利申請(qǐng)，專利申請(qǐng)?zhí)?200810036905.9。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種熱處理工藝，特別涉及20CrMnMo滲碳淬火工藝。
背景技術(shù)
傳統(tǒng)的滲碳淬火主要有以下幾種：
1.滲碳后降溫至淬火溫度，經(jīng)保溫后直接淬火，采用此方法使材料晶粒粗大，脆性大，工件組織應(yīng)力大，只能適用承載強(qiáng)度較小的小模數(shù)齒輪。 2.滲碳后直接出爐空冷或出爐后進(jìn)緩冷坑冷到室溫，再進(jìn)爐加熱淬火。由于20CrMnMo材料特性，對(duì)滲碳后冷卻速度有嚴(yán)格要求，否則由于冷卻時(shí)，零件表層組織和次表層組織轉(zhuǎn)變非同時(shí)性，工件表面會(huì)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，容易發(fā)生開裂?？墒菨B碳后的冷卻速度卻難以控制。
3.質(zhì)量要求高的深層滲碳零件為了同時(shí)保證表面滲碳層組織和心部組織的質(zhì)量指標(biāo)，也可采用二次淬火方法，但這樣不僅熱處理應(yīng)力大，工件變形開裂危險(xiǎn)大大增加。
4.20CrMnMo滲碳后爐冷至550℃，再出爐空冷至室溫，并重新進(jìn)爐加熱至830－850℃保溫淬火，然后回火。這樣的工藝存在三個(gè)缺點(diǎn)：
（一）因?yàn)闋t外冷卻溫度越低對(duì)避免工件表面氧化脫碳越有利，但溫度越低，降溫速度越慢，從600℃降溫到550℃約需8小時(shí)由于出爐冷時(shí)間長(zhǎng)，而且重新升溫也需要一定的時(shí)間，由于工件淬火加熱進(jìn)爐后，先要通入滲碳劑使加熱爐達(dá)到一定滲碳?xì)夥眨悦夤ぜ诖慊鸺訜釙r(shí)表面脫碳，影響使用壽命。在爐里建立所需要的碳勢(shì)也需要一定的時(shí)間，傳統(tǒng)工藝具有生產(chǎn)周期比較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，在目前節(jié)約能源、降低能耗的環(huán)境下，市場(chǎng)迫切需求能綜合生產(chǎn)周期，節(jié)能降耗的市場(chǎng)需求。
（二）生產(chǎn)周期長(zhǎng)，降低了生產(chǎn)效率。
（三）傳統(tǒng)的工藝技術(shù)是先爐冷至550℃，再出爐空冷至室溫，出爐后工件與空氣接觸的范圍增加，工件表面很容易氧化脫碳。 為了解決上述技術(shù)問題，有必要新開發(fā)一種新的20CrMnMo滲碳熱處理工藝。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)常規(guī)20CrMnMo滲碳熱處理工藝周期長(zhǎng)、能耗高，易被氧化的缺點(diǎn)，提供一種20CrMnMo滲碳復(fù)合熱處理工藝，既縮短了工藝時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，又節(jié)約能耗。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下列技術(shù)方案：
一種20CrMnMo節(jié)能滲碳復(fù)合熱處理工藝，按照下列步驟進(jìn)行：
一、根據(jù)工件技術(shù)選擇合適的工藝參數(shù)進(jìn)行滲碳；
二、工件隨爐緩慢降溫，滲層表面逐步析出少量細(xì)網(wǎng)滲碳體，降溫至一定溫度，爐內(nèi)等溫一段時(shí)間；
三、升溫至820－840℃保溫，出爐淬火，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；其中，淬火加熱階段，珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體，滲層部分碳化物深入奧氏體，保證了淬火后馬氏體的高硬度和強(qiáng)度；
四、進(jìn)行回火處理?；鼗痣A段，經(jīng)過200℃－240℃階段回火，淬火馬氏體轉(zhuǎn)變成回火馬氏體。同時(shí)，表面殘余奧氏體分解為馬氏體，滿足了齒輪表面高硬度心部強(qiáng)韌性的技術(shù)條件，消除了熱處理應(yīng)力。
在第一步驟中，所述的滲碳溫度為920℃—940℃，比如，可以為920℃、925℃、930℃、930℃、935℃或940℃。
所述的回火溫度為200—240℃內(nèi)的任一溫度。
所述的滲碳過程中通入滲碳劑，比如，甲醇或丙酮。當(dāng)然也可以為其他滲碳劑。
本發(fā)明的技術(shù)效果顯著，具體體現(xiàn)為：
(一)在滲碳后無需出爐冷卻，工件仍然在爐內(nèi)的碳勢(shì)氣氛中，以滲層深度2.5-2.8mm的20CrMnMo為例，本發(fā)明縮短滲碳熱處理工藝周期20%，降低能耗約10%，同時(shí)還減少了滲碳劑的消耗，開拓了高效節(jié)能的滲碳熱處理新途徑。
（二）本發(fā)明采用的熱處理工藝減少了出爐環(huán)節(jié)，避免工件與空氣接觸，從而表面氧化脫碳傾向降低。
（三）滲碳后淬火前的等溫過程對(duì)滲碳層表面碳化物有球化作用，增加了加工產(chǎn)品的耐磨性，提高了產(chǎn)品的綜合質(zhì)量，大幅度提高加工零件的使用壽命。
（四）能保證20CrMnMo的滲碳深度、硬度、金相組織，降低產(chǎn)品開裂傾向、可控性強(qiáng)。
