一種CSS‑42L齒輪鋼非滲碳區域軟化方法與流程

2023-06-01 20:33:11

本發明涉及一種非滲碳區域軟化方法，尤其是一種CSS-42L齒輪鋼非滲碳區域軟化方法。

背景技術：

針對航空重載傳動系統對齒輪耐溫性提出的超高要求，美國研製出CSS-42L第三代滲碳齒輪鋼，該鋼的一種顯著特點就是具有良好的高溫紅硬性和高溫回火抗力，滲碳淬火後，在427℃下服役500h，滲層組織硬度仍然維持在HRC60以上，抗幹摩擦磨損能力異常優異。

傳統齒輪滲碳、亞溫退火、淬火、冷處理、回火後，需要對非滲碳區域進行半精加工、精加工，但CSS-42L齒輪鋼經過滲碳、亞溫退火、淬火、冷處理、時效回火後，非滲碳區域的硬度高達HRC45～55，機械半精、精加工難度極大，刀具耗損嚴重，生產效率大幅下降，這種情況在目前尚未見有相關文獻報導對此加以解決。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種CSS-42L齒輪鋼非滲碳區域軟化方法，通過調整其滲碳後的熱處理工藝路線，使CSS-42L齒輪鋼滲碳淬火後的非滲碳區域軟化，硬度降至HRC28～35，便於後續機械半精、精加工。

採取的工藝調整方案具體如下：

1、CSS-42L齒輪鋼滲碳後，不進行亞溫退火，直接置於真空油淬爐內進行高溫奧氏體化，奧氏體化溫度1050～1200℃，保溫0.5～6h後，進行真空油淬，淬火油浴溫度為40～75℃；

2、油淬後進行100～300℃消除應力處理，消除應力時間為1～10h；

3、消除應力後，對非滲碳區域進行機械切削加工；

4、非滲碳區域機械切削加工完成後，對零件整體進行冷處理，在-180～-70℃進行冷處理，處理時間為2～10h；

5、冷處理後，將零件轉至真空爐進行時效處理，或在零件表面鍍銅後使用可控氣氛爐進行時效處理，時效處理溫度為466～526℃，時效時間為1～8h。

由於CSS-42L材料合金含量超過30wt.％，零件經滲碳、亞溫退火、淬火後，非滲碳區域的基體組織中，高溫奧氏體完全轉變為過冷奧氏體，硬度只有HRC28～35，便於機械切削加工。雖然此時零件的滲碳區域同樣為低硬度的過冷奧氏體組織，這種過冷奧氏體更加穩定。非滲碳區域機械切削加工完成後，零件進行冷處理，可以將過冷奧氏體轉變為淬火馬氏體組織，滲碳區域的滲層組織及非滲碳區域的基體組織硬度大幅提高，再經過高溫時效二次硬化，滲碳區域與非滲碳區域的硬度均恢復到原有工藝(滲碳、亞溫退火、淬火、冷處理、時效回火)的硬度指標。本發明通過上述工藝調整方案，使CSS-42L滲碳類零件的非滲碳區域加工難度大幅降低，便於後續機械半精、精加工。

具體實施方式

一種CSS-42L齒輪鋼非滲碳區域軟化方法包括以下步驟：

1、CSS-42L齒輪鋼滲碳後，不進行亞溫退火，直接置於真空油淬爐內進行高溫奧氏體化，奧氏體化溫度1050～1200℃，保溫0.5～6h後，進行真空油淬，淬火油浴溫度為40～75℃；

2、油淬後進行100～300℃消除應力處理，消除應力時間為1～10h；

3、消除應力後，對非滲碳區域進行機械切削加工；

4、非滲碳區域機械切削加工完成後，對零件整體進行冷處理，在-180～-70℃進行冷處理，處理時間為2～10h；

5、冷處理後，將零件轉至真空爐進行時效處理，或在零件表面鍍銅後使用可控氣氛爐進行時效處理，時效處理溫度為466～526℃，時效時間為1～8h。

實施例

某航空傳動系統用齒輪零件，材料為CSS-42L齒輪鋼，零件齒面進行滲碳後，其非滲碳區的硬度HRC51.8。後續需要對其非滲碳區域進行機械切削加工，因此要對非滲碳區域進行軟化，其具體的步驟為：

1、零件經滲碳後，不進行亞溫退火，直接置於真空油淬爐內進行高溫奧氏體化，奧氏體化溫度1100℃，保溫2h後，進行真空油淬，淬火油浴溫度為55℃；

2、油淬後進行200℃消除應力處理，消除應力時間為4h；

3、消除應力後，對非滲碳區域進行機械切削加工；

4、非滲碳區域機械切削加工完成後，對零件整體進行冷處理，在-180℃進行冷處理，處理時間為4h；

5、冷處理後，將零件轉至真空爐進行時效處理，時效處理溫度為496℃，時效時間為4h。

通過上述方法進行工藝方案調整與優化，非滲碳區域在滲碳、真空油淬後的硬度為HRC31.2，切削性能大幅改善；同時，加工後進行冷處理，使非滲碳區域的硬度恢復到原工藝指標，滿足了設計要求。