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【技術(shù)領(lǐng)域】 本發(fā)明涉及鋼的淬火方法，尤其是低碳中合金滲碳鋼及低碳高合金滲碳鋼滲碳淬火方法。 背景技術(shù) 目前，在實(shí)際生產(chǎn)中低碳中合金滲碳鋼或低碳高合金滲碳鋼滲碳淬火，在淬火介質(zhì)的采用上一般為10號(hào)油或10號(hào)油與20號(hào)油各50％的混合油，這也是一般技術(shù)理論上的要求，若用水淬或是高溫水淬火也是絕對(duì)不允許的，其原因是會(huì)造成淬火件的開(kāi)裂或至少變形太大不能達(dá)到質(zhì)量要求，這是同行技術(shù)的人都知道的常識(shí)。當(dāng)說(shuō)到工件淬火開(kāi)裂，我們同樣知道生產(chǎn)實(shí)踐中45#鋼，T7、T8等鋼有時(shí)會(huì)淬裂，我們對(duì)其淬裂的原因那種成熟性的認(rèn)識(shí)中可知，淬裂必須是能夠淬硬的較深的內(nèi)部硬度至少接近于表面的硬度，這種內(nèi)部很強(qiáng)大的膨脹性的組織內(nèi)變力，才能將工件表面先硬化的，并且適合于或易于拉裂的部位將其拉裂。 【發(fā)明內(nèi)容】 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有理論認(rèn)為低碳中合金滲碳鋼及低碳高合金滲碳鋼滲碳淬火中不能用水作為淬火介質(zhì)的技術(shù)偏見(jiàn)，提出低碳中合金/高合金滲碳鋼滲碳淬火方法。 為此，本發(fā)明的技術(shù)方案為：低碳中合金/高合金滲碳鋼滲透碳淬火方法，采用溫度≥40℃的水作為淬火介質(zhì)，具體步驟為：零件經(jīng)滲碳后預(yù)冷到810～880℃；出爐，在淬火介質(zhì)中直接淬火或利用淬火介質(zhì)加壓淬火。所述淬火方法，用溫度≥40℃的水替代原來(lái)的油為淬火介質(zhì)，可用于原有的一切低碳合金鋼滲碳后的淬火和中碳合金鋼等淬火工藝之用。 對(duì)于低碳高合金滲碳鋼，根據(jù)不同零件的技術(shù)要求，其滲碳淬火方法中，采用溫度≥40℃地水作為淬火介質(zhì)的特點(diǎn)不變化，也可在有步驟上一定的變化，具體為：零件經(jīng)滲碳后預(yù)冷到860～880℃；出爐，正火后二次加熱到810～880℃，然后在在淬火介質(zhì)中直接淬火或利用淬火介質(zhì)加壓淬火。 作為本發(fā)明的優(yōu)化措施，最好采用溫度≥60℃的水作為淬火介質(zhì)。 上述方法，打破傳統(tǒng)認(rèn)為的低碳低合金/中合金滲碳鋼滲碳淬火不能用水作為淬火介質(zhì)，采用溫度≥40℃的水作為介質(zhì)淬火，淬火件不會(huì)開(kāi)裂，變形在質(zhì)量要求的范圍內(nèi)，水的價(jià)格是油的萬(wàn)分之一，降低生產(chǎn)成本的經(jīng)濟(jì)效益是非常明顯的；另一方面，避免了環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)潔凈淬火，水不會(huì)燃燒，避免了原來(lái)淬火油燃燒造成的危險(xiǎn)，生產(chǎn)過(guò)程具有安全性。 【具體實(shí)施方式】 下面，結(jié)合試驗(yàn)實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述和分析。 例1： 汽車后橋主動(dòng)輪，材料是低碳中合金滲碳鋼，牌號(hào)為：22CrMoH，滲碳淬火要求表面硬度HRC58～63，齒根HRC30～40。其滲碳淬火方法為：將工件放在滲碳爐中，在930℃的溫度下滲碳，并擴(kuò)散；然后，在滲碳中把工件預(yù)冷到830～840℃；隨后，從滲碳爐中取出工件，在溫度≥60℃的水中直接淬火。其中，用冷卻后的循環(huán)水控制淬火槽里的水溫。 在用上述零件經(jīng)滲碳后在水中淬火，并未出現(xiàn)開(kāi)裂，隨后也沒(méi)有即時(shí)回火，并且放置了長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月的時(shí)間后經(jīng)磨后觀察未見(jiàn)有任何裂紋出現(xiàn)，對(duì)此，分析其不開(kāi)裂的原因是因?yàn)榈吞己辖饾B碳鋼滲透碳后具有高碳濃度表面，一般為≤2.2mm(有效硬化層)，滲碳層以下為材料基體為0.2.％、0.22％的半均含碳量，這種低含碳量經(jīng)淬火后，對(duì)于22CrMoH材料，齒根部的硬度一般為HRC 30～40度的范圍，這樣的硬度所具有的應(yīng)力，遠(yuǎn)不具備將硬化后的滲碳層給予拉裂的力量，用≥40℃的水對(duì)工件的冷速比常溫水的冷速要低很多更不會(huì)將工件淬裂，這就是不會(huì)將低碳合金鋼滲碳工件滲碳后不會(huì)被淬裂的原因分析。 例2： 以汽車差速器中的半軸齒輪為例，其材質(zhì)為低碳中合金滲碳鋼，牌號(hào)為：20CrMnTi，原工藝為滲碳后在10號(hào)油中淬火，生產(chǎn)實(shí)踐中有半軸部位的花鍵孔收縮得太多而形成“喇叭孔”的現(xiàn)象。采用本發(fā)明的方法對(duì)半軸齒輪進(jìn)行滲碳淬火，具體步驟如下：將工件放在滲碳爐中，在925～935℃的溫度下滲碳，并擴(kuò)散；然后，在滲碳爐中把工件預(yù)冷到830～840℃；隨后，從滲碳爐中取出工件，在溫度≥60℃的水中直接淬火。其中，用冷卻后的循環(huán)水控制淬火槽里的水溫。 用高溫水淬火后經(jīng)檢查，半軸齒輪沒(méi)出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，花鍵孔反而不出現(xiàn)“喇叭孔”。對(duì)此進(jìn)行了分析，從溫度為60℃的高溫水和10號(hào)油兩種不同的冷卻介質(zhì)性能來(lái)看，當(dāng)溫度在650～500℃時(shí)，高溫水和10號(hào)對(duì)工件的冷卻速度大體相等，當(dāng)冷至500℃以下到200℃時(shí)，高溫水對(duì)淬火工件的冷卻速度要快4倍左右。當(dāng)工件淬火開(kāi)始冷卻至到馬氏體轉(zhuǎn)變前，金屬材料在這一時(shí)間段是屬于冷收縮，當(dāng)馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始后是屬膨脹現(xiàn)象，前段的收縮現(xiàn)象停止。用10號(hào)油作為淬火介質(zhì)，工件從830～840℃開(kāi)始冷卻至馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度點(diǎn)的這段時(shí)間比較長(zhǎng)，那么工件冷收縮的時(shí)間比較長(zhǎng)，其結(jié)果形成收縮太多，變形大；用高溫水作為淬火介質(zhì)，工件從830～840℃冷卻馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度點(diǎn)前這一時(shí)間比油冷在時(shí)間上要短得多，工件在這一階段的收縮時(shí)間短，結(jié)果收縮的量小，變形也小。上述是差速器半軸齒輪用原工藝油淬變形大，用高溫水淬變形反而小的原因。 以上通過(guò)例1、例2分析了在低碳中合金滲碳鋼滲碳淬火中，水為淬火介質(zhì)的淬火方法的可行性。根據(jù)實(shí)踐分析，低碳中合金滲碳鋼滲碳淬火方法中，最好是在溫度≥60℃的水中直接淬火，這樣可以更好的避免低碳中合金滲碳鋼滲碳淬火后開(kāi)裂和變形的傾向，提高淬火質(zhì)量。 例1、例2中所述的低碳中合金滲碳鋼滲碳淬火方法同樣也適用于低碳高合金滲碳鋼。對(duì)于低碳高合金滲碳鋼可以采用溫度≥40℃的水作為淬火介質(zhì)的機(jī)理，基本與低碳中合金滲碳鋼相同，在此不在作重復(fù)描述。 對(duì)于低碳高合金滲碳鋼，滲碳后預(yù)冷到一般淬火溫度，因奧氏體穩(wěn)定性特別大，可在溫度≥40℃的水中直接淬火，若達(dá)不到硬度的技術(shù)要求，其淬火方法可以有一定變化，具體為：采用溫度≥40℃的水作為淬火介質(zhì)的特點(diǎn)不變化；零件經(jīng)滲碳后預(yù)冷到860～880℃；出爐，正火后二次加熱到810～880℃，然后在在淬火介質(zhì)中直接淬火或利用淬火介質(zhì)加壓淬火。 現(xiàn)在回過(guò)頭來(lái)看，傳統(tǒng)工藝規(guī)定低碳中合金/高合金滲碳鋼滲碳淬火只能油淬，不能用高溫水或常溫水淬易開(kāi)裂和變形大會(huì)造成質(zhì)量不合格的結(jié)論是不完全正確的，出于以下兩種原因：第一對(duì)高溫水淬火的認(rèn)知上不完全準(zhǔn)確，第二在此基礎(chǔ)上形成了技術(shù)偏見(jiàn)，這就造成了由于技術(shù)偏見(jiàn)而舍棄了一種很好的技術(shù)手段。至此也就說(shuō)明了“高溫水淬火”是否會(huì)使低碳中合金鋼開(kāi)裂和變形大，這樣兩個(gè)技術(shù)上可否成立的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，結(jié)論是技術(shù)上完全可行的。 如汽車后橋被動(dòng)輪之類的零件滲碳后，應(yīng)當(dāng)用溫度≥40℃的水作為淬火介質(zhì)，采用加壓淬火。 本發(fā)明低碳中合金/高合金滲碳鋼滲碳淬火方法與傳統(tǒng)的滲碳淬火方法相比，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：工件表面硬度比油淬高2～3度(洛氏硬度)；水的價(jià)格是油的萬(wàn)分之一，降低生產(chǎn)成本的經(jīng)濟(jì)效益是非常明顯的，避免了環(huán)境污染；水不會(huì)著火，安全性好。 本發(fā)明低碳/中碳合金鋼滲透碳淬火方法中，主要特征是采用溫度≥40℃的水作為淬火介質(zhì)，可以擴(kuò)展到調(diào)質(zhì)處理的淬火中。 |
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