[发明专利]传动带金属环部件的热处理方法

说明书

本发明涉及一种用于传动带的金属环的制造方法，更具体而言，涉及由所附权利要求1前序部分限定的其热处理方法部分。传动带通常用作众所周知的主要用于机动车的连续变速传动的两个可调节滑轮之间的动力传输工具。

EP-A-1403551详细记载了传动带的一种众所周知的类型，其由滑动安放在两个层叠的环形抗拉元件上的大量相对较薄的横向金属元件组成，每个环形抗拉元件均由一组相互嵌套的平面金属环，还可称为管箍或箍圈所组成。所述环由沉淀硬化钢制造，例如马氏体时效钢，它将高拉伸强度和良好的抗拉伸应力和抗弯曲疲劳能力与相对有利的将钢从片材加工成最终产品环所需形状和材料特性的可能性相结合，优选的材料特性沿着环的周向不变。本发明具体涉及一种具有基本组成为17-19质量％的镍、4-6质量％的钼、8-18质量％的钴和余量铁的马氏体时效钢合金，其中可能添加少许钛，即低于1质量％的钛。

这些所需的材料特性包括环芯材料的合适硬度，用于结合高抗拉强度以及允许环纵向弯曲的足够弹性和以提供耐磨特性的极硬环外表面层。另外，外表面层具有残余压应力来提供高的抗金属疲劳能力，其是环的显著特征，因为在带的使用期间，环要经受无数次的负载和弯曲循环。

这种环已知的制造方法的基础在本领域已经是众所周知的，例如记载在日本公开JP-A-2004-043962。该环由片基材料形成，其弯曲并焊接成圆柱状或管，其经热处理，即退火以恢复原始的材料特性，即大幅度消除其中由弯曲和焊接带来的改变。接着将管切割成许多的箍圈，随后将其轧制和拉伸成所需厚度，最终产品典型的约为0.185mm。轧制后箍圈通常称为环或管箍(band)。环经受进一步的退火步骤来去除轧制期间带来的内应力。之后，环经校准处理，即将它们放置在两个辊周围并拉伸成预定的周长。

最后，环经受包括三个单独步骤的热处理方法，其中每个步骤应用不同成分的处理气体。首先，环经沉淀硬化，即在主要由氮气(N₂)组成的气氛中的老化；其次，环在包含大量氧气(O₂)的气氛中例如环境空气中氧化；和第三，环的氮化，即在包含大量氨(NH₃)的气氛中的表面硬化。

上述环的制造方法未来的发展和/或进步的共同、长期存在的需求和一般目标是提高它的有效性，不仅根据它的传动带的应用改进最终产品环所实现的材料特性，还以可能的最高成本效率的方式提供这样的有利的材料特性。依据本发明，在已知的环制造方法的基础上改进尤其是后一方面的成本效率。

为此，本发明提供传动带金属环部件的整个制造方法的热处理方法部分的新规范。依据本发明，通过增加环氧化步骤的强度，而同时缩短先前的环老化步骤，可显著改善甚至简化上述已知的热处理方法。这里，环的氧化强度由施加在其上的温度和持续时间中的任一个或两个来确定。

注意的是上述方面，依据JP-A-2004-043962，环氧化的持续时间和温度分别严格地限制在少于15分钟和450℃，目前认为这种限制与JP-A-2004-043962规定的环老化有关系。依据本发明，JP-A-2004-043962报道的最终产品的抗拉强度的大量损失可能是由过度老化的现象造成的。当在环的马氏体时效钢基体上形成的金属间化合物沉淀，在材料保持在足够高的温度期间持续生长，即在环的氮化和高温环氧化期间也持续生长，生长超过一定的临界尺寸时，发生过度老化。因此，目前认为，虽然环的热处理总的持续期间确实不应超过一定限度，至少不应超过与施加在其上的处理温度相关的限度，但在单独的环老化、环氧化和环氮化的热处理工艺步骤各自的持续时间之间在一定程度上是可变的。

本发明的新工艺规范的优点，即在所述各自持续期间之间的自由变化，是各自热处理工艺步骤的处理能力更加地自由甚至可能平均分布，由此可实现有利的更有效和成本效益的环的制造方法。这些各自的能力，例如由制造链或线的每一步骤各自所需的炉子或炉腔的尺寸决定。

在本发明的优选实施方案中，完全省去了在传动带环部件的传统热处理工艺中的环氧化步骤之前的已知的单独的环老化步骤。显然，因为不再需要单独的老化炉或老化腔，这会大大提高整个环的制造方法的成本效益。

注意的是，在后一方面，基于本发明的上述考虑，人们将预期还可通过增加环氮化的持续时间而同时减少处理气体中氨的浓度来获得相似的结果，即通过假定老化处理和氮化处理可在同一时间完成，即在一个步骤中同时结合环的老化和环的氮化。然而，申请人发现对环的制造方法这样的调整，最终产品环的材料性能将不是最佳的。出乎意料的，发现在这种制造调整中发生不连续沉淀现象，该现象可能降低环的(金属)疲劳强度。