[发明专利]防止渗碳齿轮热处理变形超差的方法

权利要求书

1.一种防止渗碳齿轮热处理变形超差的方法，其特征是，所述方法是结合待热处理的渗碳齿轮的组成元素含量、分布均匀度、晶粒大小、有效厚度各相关因素对钢正火后的显微组织和力学性能差异和不均匀性的影响，从奥氏体化加热温度、奥氏体化保温时间、齿轮等温前最长冷却时间、齿轮等温前最低冷却温度、等温正火处理温度、等温正火保温时间各工艺参数方面进行个性化的等温正火处理工艺，从而稳定获得技术要求的显微组织和力学性能。

2.根据权利要求1所述的防止渗碳齿轮热处理变形超差的方法，其特征是，所述等温正火处理工艺包括如下步骤：

第一步：规定齿轮锻坯锻后冷却速递≤100℃/h，抽检其显微组织为先共析铁素体(F)加细珠光体(P)，贝氏体(B)和马氏体(M)含量≤5％；

第二步：检测或认知制件实际用钢的化学成份(wt％)，包括C、Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Ti、Al。

第三步：按国家标准检测钢材的带状组织级别；

第四步：确定齿轮的有效厚度，从而获得相同等温正火加热后奥氏体的晶粒大小和均匀度；

第五步：收集齿轮坯正火所要求的主要性能指标，通常以所要求达到的硬度值为主要指标；

第六步：利用专家系统计算确定等温正火工艺的六个关键参数：

1)奥氏体化温度(T_A)，奥氏体化温度由公式(1)决定，

T_A(℃)＝a₀-320C-b₀Ni-c₀Cu-d₀Mn+e₀W+f₀Mo+g₀Cr+h₀Si+i₀(V+Nb+Zr+Ti)+80～120

(1)

其中，a₀＝900～930，b₀＝8～12，c₀＝10～14，d₀＝12～16，e₀＝5～8，f₀＝10-16，g₀＝3～6，h₀＝15～20，i₀＝30～50，C为含碳量，合金元素符号表示该元素的组分含量，以下相同；

2)奥氏体化保温时间(t_A)

t_A(min)＝a×H (2)式中，a为常数，对于合金渗碳钢为10-15；H为有效厚度(mm)，有效厚度是指可以使每个制件心部都能达到要求温度的最小尺寸，单排放置杆状通常指直径，板状通常指厚度，一般按工厂钢件热处理加热、冷却确定的有效厚度方法确定；

3)齿轮等温前最长冷却时间(t_s)，此参数可由公式(3)决定；

logt(s)＝(0.45-C)+a₁Mo+b₁(V+Ti+Nb+Zr)+c₁W+d₁Cr+e₁Mn+f₁Ni+g₁Si+h₁B^*

(3)

式中，a₁＝2.5～4.0，b₁＝1.8～2.6，c₁＝1.0～1.8，d₁＝0.8～1.6，e₁＝0.5～1.2，f₁＝0.15～0.35，g₁＝0.10～0.30，h₁＝0.6～1.2，B^*为硼含量，取值范围为0.001-0.005％。

4)齿轮等温前最低冷却温度(T_min)，此参数可由公式(4)决定，

T_min(℃)＝a₂-b₂Mn-c₂(V+Ti+Nb+Zr)-d₂Si-e₂Cr-f₂Mo-g₂Ni-h₂W

(4)

式中，a₂＝600～680，b₂＝30～45，c₂＝35～50，d₂＝35～50，e₂＝20～35，f₂＝15～30，g₂＝10～25，h₂＝8～20；

5)等温正火处理温度(T_iso)，此参数可由公式(5)决定，

T_iso(℃)＝[a₃-b₃Ni-c₃Cu+d₃Mn+e₃Cr+f₃Si-g₃(V+Ti+Nb+Zr)-h₃-[HB-(i₃+j₃C+

k₃Al+l₃(V+Ti+Nb+Zr)+m₃Si+n₃Cu+o₃Mn+p₃Mo+q₃Ni+r₃Cu+s₃W)]/t₃(C-0.1)

(5)

式中，a₃＝700～750，b₃＝10～18，c₃＝14～22，d₃＝12～20，e₃＝15～25，f₃＝25～40，g₃＝30～55，h₃＝10～25，i₃＝36～67，j₃＝80～130，k₃＝40～60，l₃＝40～60，m₃＝35～55，n₃＝18～35，o₃＝25～35，p₃＝30～40，q₃＝30～40，r₃＝8～20，s₃＝9～19，t₃＝1～2.5，HB为技术要求硬度值；

6)等温正火保温时间(t_iso)，t_iso(min)≥(t_m/60)+1.5H(H为有效厚度)

t_s可由公式(6)决定，

logt_m(s)＝[a₄C+b₄(V+Ti+Nb+Zr)+c₄Mo+d₄Cr+e₄Mn+f₄W+g₄Ni+h₄Si]+i₄(6)

式中，a₄＝1.8～3.8，b₄＝2～4，c₄＝0.5～0.8，d₄＝0.2～09.4，e₄＝0.25～0.45，f₄＝0.15～0.35，g₄＝0.16～0.26，h₄＝0.12～0.18，i₄＝1.5～2.5。

第七步：根据上述公式计算出的参数值，根据实际热处理设备，完成等温正火工艺处理；

第八步：验证及调整，如若钢件的硬度值偏低，则可通过调整等温温度使之降低来提高钢件的硬度值。