齒輪鋼熱處理工藝方法

2023-05-24 20:42:11

專利名稱：齒輪鋼熱處理工藝方法
技術領域：
本發明屬於金屬材料熱處理工藝技術領域。
齒輪是機械設備中的基本零件，齒輪的使用壽命直接影響到機械設備的精度穩定性和安全可靠性。汽車、拖拉機齒輪用鋼主要有二大類，含鎳和鉬的滲碳鋼，如15Ni、20CrMo、20CrNiMo等，和不含鎳的滲碳鋼，如20Cr、20CrMnTi等。國外多採用含鎳滲碳鋼8620(20CrNiMo)，滲碳後經二次重新淬火，疲勞強度可提高1.8倍左右。國外汽車、拖拉機齒輪使用壽命多在30～50萬公裡。蘇聯及我國汽車、拖拉機齒輪多採用無鎳滲碳鋼(20CrMnTiA)，經碳氮共滲860℃×8小時，降溫到810℃油淬，在200℃時回火2小時以上，再經表面噴丸處理，齒輪的使用壽命一般在6～10萬公裡。近年來我國研究含硼齒輪鋼25Mn2TiB，經碳氮共滲熱處理後，齒輪使用壽命可達10～15萬公裡，但齒輪熱處理後變形量比20CrMnTi鋼幾乎增加一倍。
本發明的目的在於節約國際上重要戰略物資鎳和鉬的前提下，通過對最廣泛使用的齒輪鋼20CrTiA的熱處理工藝研究，使其使用壽命接近美國汽車製造協會(SAE)8620(20CrNiMo)鋼。
本發明對20CrMnTiA鋼製件，先進行碳氮共滲處理，隨後進行淬火和回火處理，最後進行噴丸表面強化處理。在一般操作規程下，改變碳氮共滲的時間和溫度。由常規860℃×8小時，改為860℃×2小時和830℃×2小時。隨後降溫至800℃以下進行水淬，並立即在300～200℃時回火1小時，最後進行噴丸強化處理。
美國齒輪製造商協會(AGMA)規定，硬齒面齒輪HRC55～63，採用特殊材料製造時，在壽命為107時的容許彎曲應力為65KSi(相當於45.5kgf/mm2)，經噴丸後，在107次循環下可提高容許彎曲應力45%(即65.98kgf/mm2)，若為一般材料，需乘以係數0.846(即55.82kgf/mm2)。據我國冶金工業出版社，1983年出版的合金鋼鋼種手冊，第一冊(p.189～194)記載20CrMnTiA鋼，經滲碳淬火回火後的疲勞強度極限
次＝62kgf/mm2。而經本發明處理的20CrMnTi鋼，HRC為58～62，
＝64.46kgf/mm2。噴丸強化處理後，在σmax＝105kgf/mm2條件下，其脈衝彎曲疲勞壽命超過500×104次以上而不斷。與此同時，耐磨性比常規碳氮共滲的20CrMnTi鋼提高三倍。經過本發明方法處理的齒輪具有變形小、耐磨性好和疲勞壽命高的特點。利用本發明可以節能。本發明也可適用於其他耐磨零件如活塞銷、凸輪軸、萬向節十字頭，以及礦山冶金機械中的耐衝擊耐磨零件，如電動或風動鑿巖機零件的製造。
本發明的實施例如下20CrMnTiA齒輪鋼，碳氮共滲860℃×2小時和830℃×2小時，隨後800℃以下水淬，並立即在300～200℃回火1小時，最後進行噴丸強化處理。
權利要求
1.齒輪鋼熱處理工藝方法，屬於金屬材料熱處理工藝技術領域，其中20CrMnTiA齒輪鋼需經碳氮共滲、油淬和回火、表面噴丸處理，本發明的特徵在於20CrMnTiA鋼碳氮共滲860℃×2小時和830℃×2小時，800℃以下水淬，300～200℃時回火1小時，並適用於20CrMnTiA鋼製作的各種零件。
全文摘要
齒輪鋼熱處理工藝方法，屬於金屬材料熱處理工藝技術領域。本發明改變了齒輪鋼，主要是20CrMnTiA鋼的碳氮共滲溫度和時間。經過本發明處理的20CrMnTiA齒輪，具有變形小、耐磨性好和疲勞壽命高的特點。本發明也可適用於其他耐磨零件，以及礦山冶金機械中的耐衝擊耐磨零件。
文檔編號C21D9/32GK1046353SQ8910541
公開日1990年10月24日 申請日期1989年4月11日 優先權日1989年4月11日
發明者陳天雄 申請人:東南大學