[发明专利]齿圈氮气保护连续式正火工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种正火工艺，尤其是一种用于齿圈的氮气保护气氛下的正火工艺。

背景技术

根据GB7232及GB/T16923的定义，钢的正火通常是把钢加热到临界温度Ac3或 Accm线以上，保温一段时间，然后进行空冷。由于冷却速度较快，与退火组织相比，组织 中的珠光体量相对较多，且片层较细密，故性能有所改善，细化晶粒，改善组织，并消除了 残余应力。对低碳钢来说，正火后提高硬度可改善切削加工性，提高零件表面光洁度；对于 高碳钢，正火则可以消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火作好组织准备。

齿圈用碳素结构钢(如S45C、S48C)属于中碳钢，在轧制、弯曲和焊接的过程中会 出现一些不稳定组织和内应力，正火的主要目的是为了使内部组织正常化、硬度正常化以及 消除内应力，为后续工序中的高频淬火和回火做好准备，同时改善切削加工性能，并提高材 料的综合力学性能。

正火热处理主要包括普通正火、二段正火及等温正火三种方式，目前齿轮制造行业 普遍采用的是等温正火工艺，虽然能够有效地改善材料的内部组织，但实际生产中，工件表 面会产生氧化脱碳现象，为了去除工件表面的氧化皮，在正火后必须进行表面处理，既增加 了生产成本，又延长了生产周期，而且污染环境，齿坯在正火过程中产生氧化脱碳的主要原 因是在普通等温正火炉的加热和保温过程中，齿坯始终暴露在空气中，由于温度高、时间 长，齿坯表面在没有保护措施的情况下，加速了氧化过程。

等温正火后续工序中包括等温处理过程和水冷过程，等温处理是将工件快冷至珠光 体转换区某一温度然后保温，以获得珠光体组织，但对于齿圈行业来说，由于齿圈形状比较 特殊，尺寸大，但截面积小，因此较易获得稳定均匀的珠光体组织，且加热时间过长会产生 较大变形，故可以省去等温和水冷过程。

另外现有的正火工艺中一般采用单纯的风冷方式降温，对于中碳钢来说，由于温度 下降速度较慢，不利于材料内部组织的细化和改善，较容易出现不稳定组织，影响后续的生 产工序，产生不良品。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的齿圈正火工艺中易发生氧化脱碳现象，导致齿坯表面 产生氧化层的缺陷，提出了一种齿圈氮气保护连续式正火工艺。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种齿圈氮气保护连续式正火工艺，该工艺 包括以下步骤： (1)通过加热保温系统对炉膛进行加热升温，当炉膛内的加热区和保温区的温度升至设定 温度并保持恒定后，氮气站向炉膛内通入高纯度氮气，将炉内空气排出； (2)启动电机，使电机驱动输送带传动，将齿坯放置在输送带上，齿坯在输送带的带动下 进入炉膛内的加热区，使齿坯的温度在8-12min内由常温迅速上升至400℃，然后使齿坯的 温度在12-18min内继续上升至AC3+(40-50)℃； (3)在输送带的传送下，工件继续进入保温区，工件在保温区内保温36-45min，工件的温 度保持为AC3+(40-50)℃； (4)工件随输送带继续进入氮气冷却区，氮气站向氮气冷却区内喷入高压低温氮气，高压 低温氮气对工件进行快速冷却，使工件的温度在10min内降至500-550℃； (5)工件随输送带离开炉膛，通过风机使其冷却至常温，齿圈正火工艺完成。

本发明中，所述的输送带与电机连接，电机可以采用变频调速电机，实现了无机变 速；所述的输送带采用网带输送带。在电机的驱动下，输送带将齿坯依次传送至炉膛内的加 热区、保温区和氮气冷却区，完成了正火工艺。

所述的炉膛内的加热区和保温区内通入高纯氮气后，炉内压力保持在0.15-0.2MPa之 间。另外工件的降温采用高压低温氮气进行初步快速冷却，因此正火工艺的加热、保温和冷 却的过程都是在氮气保护气氛中完成的，有效地抑制了齿坯表面氧化脱碳现象的发生。

所述的炉膛进口处设有进口密封部，防止外界空气进入炉膛中，以及内部氮气的溢 出，确保齿圈正火处理过程中无氧化无脱碳，并降低了氮气的消耗量。