低碳低合金鋼球化退火工藝的製作方法
2023-10-10 19:21:19
專利名稱：低碳低合金鋼球化退火工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種黑色金屬退火工藝，特別是用於汽車差速器齒輪的低碳合金鋼球化退火工藝。
背景技術：
黑色金屬精密鍛件的加工工藝一般為下料→球化退火及潤滑處理→制坯→球化退火及潤滑處理→精密成形→機加工→熱處理。
球化退火的主要目的在於改善金屬的金相組織，降低金屬的硬度，降低金屬的變形抗力，使金屬坯料易於塑性成形。隨著少無切削的金屬材料精密成形技術的發展，精密鍛件的大部份表面都不允許再進行任何機械切削加工，從面對球化退火工藝過程中的脫碳提出了更高的要求，特別對低碳低合金鋼製造的小模數(m＜3.5)汽車差速器齒輪，其熱處理滲層深度較淺，因此，一般均要求其表面(全)脫碳層深度≤0.15mm，否則精密鍛件將在其後的熱處理過程中形成次表層脫碳，顯著降低零件的強度。目前球化退火過程中常用的防止脫碳的工藝方法有兩種1、在退火爐內形成富含碳原子的氣氛，如預先在爐內放置鑄鐵屑，或向爐內通入富含碳原子的氣氛，此工藝方法的可操作性差，控制難度大，且很容易在金屬表面形成浸碳層，導致在其後的精密成形過程中形成表面裂紋。2、利用機械泵在退火爐內形成0.1～0.01pa的高真空度，並在整個球化退火過程中保持該真空度，達到防止金屬表面脫碳的目的，其表面(全)脫碳層深度一般達0.15～0.20mm。由於球化退火工藝的時間較長，一般達17～20小時，因此該工藝的主要缺點是成本高，且難以滿足技術要求。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有球化退火工藝中防脫碳技術的不足之處，提供一種成本低，易操作，防脫碳效果好的低碳低合金鋼球化退火工藝。
本發明的技術方案是將工件放入退火爐內，控制加熱溫度和時間，進行退火過程，改進之處是退火過程中採取下述方法和步驟a、採用機械泵快速抽取退火爐內空氣，當爐內形成10～50pa的真空度時，機械泵停止工作，隨即向爐內通入工業氮氣，當爐內壓力達到1500～2500pa的正壓力時，停止充氮；b、隨著爐內緩慢卸壓，當壓力降至150～300pa的正壓力時，重複步驟a；c、以上「間歇式真空+充填氮氣」的步驟重複進行，直至退火工藝結束。
進一步講所用工業氮氣純度為99.8％；抽真空與充氮氣的步驟自動交替進行。
採用以上「間歇式真空+充填氮氣」交替重複進行的新工藝，能及時去除爐內氧氣和其它雜質，使爐內保持非氧化氣氛，從而有效防止低碳低合金鋼球化退火過程的表面脫碳。經試驗，表面(全)脫碳層深度均能控制在0.15mm以內。抽真空與充氮氣的交替過程由自動控制機構自動進行，操作簡便、可靠。充填工業氮氣防脫碳效果好，而且成本低，當然，也可充填其它惰性氣體。
具體實施例方式
實施例一在退火爐內裝入以20CrMnTi為材料的齒輪毛坯精密鍛件，(A)採用機械泵抽氣，在爐內形成40pa的真空度，停止抽氣，隨即向爐內通入純度為99.8％的工業氮氣，達到2400pa的正壓力時停止充氣；(B)隨著爐內緩慢卸壓，當壓力降至250pa正壓力時，重複步驟(A)。步驟(A)、(B)在包括壓力傳感器、氣體三通閥和控制電路的自動控制機構的控制下自動交替進行，直至退火工藝結束。退火過程中溫度、時間的控制與通常低碳低合金鋼的球化退火工藝相同。
實施例二在退火爐內裝入以SAE8620H為材料的齒輪毛坯精密鍛件，僅將上例中的壓力數值作如下調整40pa→30pa；2400pa→2000pa；250pa→200pa，其餘實施方式同實施例一。
權利要求
1.一種低碳低合金鋼球化退火工藝，將工件放入退火爐內，控制加熱溫度和時間，進行退火過程，其特徵是退火過程中採取下述方法和步驟a、採用機械泵快速抽取退火爐內空氣，當爐內形成10～50pa的真空度時，機械泵停止工作，隨即向爐內通入工業氮氣，當爐內壓力達到1500～2500pa的正壓力時，停止充氮；b、隨著爐內緩慢卸壓，當壓力降至150～300pa的正壓力時，重複步驟a；c、以上「間歇式真空+充填氮氣」的步驟重複進行，直至退火工藝結束。
2.按權利要求1所述的低碳低合金鋼球化退火工藝，其特徵是所用工業氮氣純度為99.8％。
3.按權利要求1所述的低碳低合金鋼球化退火工藝，其特徵是抽真空與充氮氣的步驟自動交替進行。
全文摘要
一種低碳低合金鋼球化退火工藝，在退火過程中採取下述方法和步驟A.快速抽真空，當爐內形成10～50Pa的真空度時，停止抽氣，隨即通入工業氮氣，達到1500～2500Pa的正壓力時，停止充氮；B.隨著爐內緩慢卸壓，當壓力降至150～300Pa的正壓力時，重複步驟A；步驟A、B自動交替重複進行，直至退火工藝結束。本發明的退火工藝用於低碳低合金鋼的球化退火，便於自動控制，可操作性強，成本低廉，防止金屬表面脫碳的效果好，表面(全)脫碳層深度均能控制在0.15mm以內。
文檔編號C21D1/32GK1563438SQ20041001434
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月17日 優先權日2004年3月17日
發明者王欣林, 仲樹陽, 朱武宏 申請人:江蘇飛船股份有限公司