薄鋼片類零件熱處理方法

2023-12-11 00:09:27 2

專利名稱：：薄鋼片類零件熱處理方法
技術領域：
：本發明屬金屬熱處理工藝領域，特別是涉及一種金屬薄片熱處理工藝。
背景技術：
：汽車離合器主要由一些薄鋼片類型的零件構成。圖1所示的鐵墊為其中代表性的零件之一，10號鋼經衝壓成形後直接進行碳氮共滲，要求有效硬化層深度0.1~0.2mm，表面硬度》HV600，平面度《0.4mm。長期以來，工藝上一直都面臨一個難題由於薄片零件極易變形，就不得不增加校平回火工序，這樣不僅降低了效率，還導致了最終零件硬度、耐磨性降低(只能達到^HV500，甚至還低)。現有技術中的熱處理方法大致分為兩種，一種用井式爐中溫共滲、熱油淬火->預回火-〉夾平回火-〉磷化成型，這種方法應用最多、最久的工藝，成熟穩定，但處理後變形大、硬度低；另一種用多用爐中溫共滲、熱油淬火-〉低溫回火-〉用壓平機部分回火，這種方法需要依靠高檔先進設備產品質量好，但是顯然成本高昂。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種薄鋼片類零件熱處理方法，以解決現有技術中在產品質量要求和成本嚴重衝突的缺陷。一種薄鋼片類零件熱處理方法，包括以下步驟1)排氣，送入甲醇、氨氣排出爐內空氣，空氣排盡後關閉排氣孔；2)上碳勢，均勻加熱零件25~35分鐘，溫度79(TC80(TC，用丙酮做為共滲；3)快速滲碳，共滲溫度790°C800°C，碳勢1.8%1.9%，時間30-45分鐘，使用丙酮、甲醇、氨氣混合液；4)均降溫，降溫時間30分45分降到溫度760tT770'C，保溫廣2分鐘同時啟動衝淡泵，穩定碳勢在1.4%~1.5%;5)淬火，淬火轉移時間《20秒，淬火油不攪拌，零件入油後靜止不動，淬火油溫160'CT170'C，分級淬火；6)除油、低溫回火完成熱處理工藝。所述的步驟l中甲醇、氨氣含量為，甲醇240滴/小時、氨氣200升/小時。所述的步驟2中丙酮用量為160~200滴/小時。所述的步驟3中丙酮、甲醇、氨氣含量為，丙酮80滴/小時、甲醇200滴/小時、氨氣150升/小時。所述的步驟6中低溫回火工藝為溫度20(T220。C，時間6CT90分鐘。有益效果本發明的熱處理方法使用了低溫處理工藝，所以對薄片型零件造成的形變小，省略了繁瑣的夾平回火工序，加快了生產進度，一爐生產時間比以前減少40分鐘，縮短生產周期20%;同時低溫工藝降低了耗電量，節約了能源。改用丙酮、甲醇、氨氣的混合液替代原來的煤油為共滲劑，大大減輕煤油在SO(TC以下易生成大量碳黑的缺點。得到的成品零件表面硬度高，雖然強度略有降低，但是可塑性好，作彎曲試驗時能90°時裂而不斷。雖然表層有較多殘餘奧氏體，含量達30%左右，接近標準的上限級別，殘餘奧氏體硬度很低，溫度升高時易分解可能導致變形，一般都將其列為不良組織，而加以限制，但是當零件工作溫度不超過300'C以上時，奧氏體不會產生明顯的分解轉變，由於表層分布著大量彌散合金化合物，這種在軟組織上摻雜硬質點的結構，大大提高了產品的耐磨性，而且奧氏體還具有減少淬火變形的作用。用本發明的方法特別適用於處理受力不大，要求耐磨，易變形的薄鋼片類型的零件，具有很大的推廣應用潛力潛力。圖l鐵墊結構示意圖2試驗的5種工藝硬度梯度曲線；X軸為深度，Y軸為硬度l號工藝*2號工藝*3號工藝x4號工藝*5號工藝圖3為本發明處理方法得到的產品500X金相圖。具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。實施例1一種薄鋼片類零件熱處理方法，包括以下步驟1)排氣，送入甲醇、氨氣排出爐內空氣，空氣排盡後關閉排氣孔；2)上碳勢，均勻加熱零件25，5分鐘，溫度790TT80(TC，用丙酮做為共滲，用量為160200滴/小時；3)快速滲碳，共滲溫度790。C800。C，碳勢1.8%1.9%，時間30-45分鐘，使用丙酮、甲醇、氨氣混合液，含量為，丙酮80滴/小時、甲醇200滴/小時、氨氣150升/小時；4)均降溫，降溫時間30分45分降到溫度760'(T77(rC，保溫12分鐘同時啟動衝淡泵，穩定碳勢在1.4%1.5%;5)淬火，淬火轉移時間《20秒，淬火油不攪拌，零件入油後靜止不動，淬火油溫160°C170°C，分級淬火；除油、低溫回火完成熱處理工藝，低溫回火溫度200220'C，時間6090分鐘。使用本發明的方法進行熱處理時用密封電機的風扇送風排氣，加強氣流的攪拌強度，氣流循環導向更好；60KW井式滲碳爐配備3000C碳控儀，將碳控儀最低工作溫度760'C，具有每段報警功能，配備能連續記錄各種工藝參數的記錄儀，用鋼鉑定碳法校準了800°C和765'C的碳勢值。試驗各個工藝的產品質量試驗是在生產條件下進行，JR3-60井式滲碳爐，3000C氧勢碳控儀，滴量100d=2.2ml，HRN30表面洛氏現場檢査滲層深度(用對照表換算)，HVS-1000顯微硬度計測量有效硬化層、表面硬度，XJZ-6金相顯微鏡觀察金相組織。1.對比性試驗試驗了五組不同的工藝，l號為原工藝(原工藝為840土10'C)，其它為低溫新工藝。各工藝的參數及試驗結果列於表l中，將表中的滲層梯度值繪成曲線如圖2所示。不難看出，20032(TC溫度內，同樣溫度新工藝均比老工藝硬度高約HV40HV100，並且溫度越低最終硬度越高，從圖3曲線以及圖6還可直觀顯現，低溫工藝滲層薄而陡，較高溫度則厚而平緩，結果是相同有效硬化層深度，總滲層老工藝為0.4mm以上，而新工藝僅需0.2mm左右，85%以上為共析、過共析層的有效硬化層。變形量是3爐的平均數據，也呈現出隨著溫度的降低，變形逐漸減少的規律，而且整爐零件變形均勻一致。新工藝表面狀況和金相組織共滲缺陷也明顯好於原工藝(詳見圖3)。表l試驗結果表tableseeoriginaldocumentpage62.變形的試驗從新工藝挑選出效果更優的本發明的5號工藝在部分修改後，作變形方面的重複試驗(試生產工藝也相同)，另件原始平面度小於O，3。30件一組平疊一起，(每件原始平面度《0.3)，根據一組高度的變化值得出單件處理前後的變形增加量。按正常生產時的裝爐間隔，要求淬火轉移時間《20s，油槽不攪拌，入油後上下也不動，零件在垂直吊掛狀態下，進行除油、低溫回火工序，結束後再拆卸，100%測評。連續做了5爐，全部達到了變形增加量《0.08mm/件，而以前最好指標為0.12~0.26mm/件，全部零件平面度符合要求。而老工藝做出的零件很多都翹曲成"~"形，必須經過330'C以上的夾平回火。新工藝一爐總時間2小時45分鐘，原工藝一爐總時間3小時30分鐘。試生產期間曾多次進行滲層均勻性檢査，在料架和零件的不同位置，檢測硬化層深度，均達到技術要求。大量的爐次表明，有效硬化層數值重複、穩定性較好，波動不大，這可能與低溫下擴散係數低，或者精確控制有關。對新舊工藝進行了耗電量實測，電度表單獨接到試驗爐上，裝爐量同為180件。分別讀取前後兩爐在裝爐時的電度數，實耗電量為新工藝40.5度/爐。原工藝55.5度/爐。現在比原來降低27%。碳控儀對工藝參數進行程序化自動控制(甲醇、氨氣、手工流量計給定)，操作者只需裝出爐，按鳴叫提示去操作，監視記錄，小型印表機連續自動顯示主要工藝參數。這種生產方式，一名工人操作兩臺機組，儀器可以確保共滲自動穩定運行，工人則有時間去從事裝掛、除油、回火等輔助工作，而舊工藝完全由人工確定滲劑供給量，難免發生變動和隨意性，由兩人完成三臺機組工作量。金相組織新工藝的金相組織見圖3與通常的中溫共滲組織相比，在0.05mm厚的表層，亞表層殘餘奧氏體較多，但未超標，過渡區很窄(0.03mm0.05mm以內)。可貴的是網狀屈氏體明顯減輕，輕微的黑色組織可穩定的在合格範圍內，無殼狀化合物和不允許的碳化物缺陷；金相觀察，表面並未看到過飽和的碳化物顆粒拉伸試驗與零件同批板材加工成標準拉伸試樣，與零件同爐共滲淬火，各試樣均經28(TC回火，與原材料相比本發明的5號工藝強度指標提高最少約10%，但在塑性指標上是各工藝最高的，其它數據顯示隨溫度提高強度提高，試驗結果符合強化機制的解釋，因為本發明的5號工藝，無論心部的固溶強化和滲層的表面強化都相比輕微。對零件作彎曲試驗，新工藝至90°時裂而不斷，而原工藝零件此前已開裂並很快斷裂，但彎曲抗力明顯要大。滲層成分化驗與零件同類鋼材的試棒，經相同工藝處理後，取表層0.08mm的剝屑化驗其中碳、氮的含量。業內一般認為中溫碳氮共滲後，碳含量0.75%1.0%，氮含量0.25%0.45%，在這個範圍為宜，並不是硬性嚴格的指標，因為溫度越高，碳含量越高，溫度越低，越易於滲入更多的氮。如有資料指出。76(TC共滲，氮含量己遠超碳含量(分別為0.75%碳，0.95%氮)。化驗結果看出，含碳稍偏低，含氮偏高，但總量較高，這表明760'C時也可以實現以滲碳為主的中溫碳氮工藝，這無論在理論上或實踐上已實屬不易。權利要求1.一種薄鋼片類零件熱處理方法，其特徵是包括以下步驟1)排氣，送入甲醇、氨氣排出爐內空氣，空氣排盡後關閉排氣孔；2)上碳勢，均勻加熱零件25~35分鐘，溫度790℃~800℃，用丙酮做為共滲；3)快速滲碳，共滲溫度790℃～800℃，碳勢1.8％～1.9％，時間30-45分鐘，使用丙酮、甲醇、氨氣混合液；4)均降溫，降溫時間30分~45分降到溫度760℃~770℃，保溫1~2分鐘同時啟動衝淡泵，穩定碳勢在1.4％~1.5％；5)淬火，淬火轉移時間≤20秒，淬火油不攪拌，零件入油後靜止不動，淬火油溫160℃~170℃，分級淬火；6)除油、低溫回火完成熱處理工藝。2.如權利要求1所述的薄鋼片類零件熱處理方法，其特徵是所述的步驟1中甲醇、氨氣含量為，甲醇240滴/小時、氨氣200升/小時。3.如權利要求1所述的薄鋼片類零件熱處理方法，其特徵是所述的步驟2中丙酮用量為160200滴/小時。4.如權利要求1所述的薄鋼片類零件熱處理方法，其特徵是所述的步驟3中丙酮、甲醇、氨氣含量為，丙酮80滴/小時、甲醇200滴/小時、氨氣150升/小時。5.如權利要求1所述的薄鋼片類零件熱處理方法，其特徵是所述的步驟6中低溫回火工藝為溫度200220°C，時間6090分鐘。全文摘要本發明涉及一種薄鋼片類零件熱處理方法，包括以下步驟1)排氣，2)上碳勢，3)快速滲碳，4)均降溫，5)淬火，6)除油、低溫回火完成熱處理工藝。本發明的熱處理方法使用了低溫處理工藝，所以對薄片型零件造成的形變小，省略了繁瑣的夾平回火工序，加快了生產進度，一爐生產時間比以前減少40分鐘，縮短生產周期20％；同時低溫工藝降低了耗電量，節約了能源，並且不會生成大量碳黑，得到的成品零件表面硬度高，雖然強度略有降低，但是可塑性好，適用於處理受力不大，要求耐磨，易變形的薄鋼片類型的零件，具有很大的推廣應用潛力潛力。文檔編號C21D9/00GK101381804SQ20081020147公開日2009年3月11日申請日期2008年10月21日優先權日2008年10月21日發明者湯渝正申請人:寧波宏協機械製造有限公司