Cr-Ni系渗碳钢具有较高的强韧性,用于传递功率大、齿轮表面载荷高、有冲击、形状复杂的重要齿轮,如重载汽车、坦克车、铁路机车、风力发电、汽轮机、冶金与轧钢机械、船舶与航空发动机等装备上的齿轮。常用Cr-Ni系渗碳钢有12CrNi3、20CrNi、12Cr2Ni4、20CrNi3、20Cr4Ni4、17Cr2Ni2(德国ZF1钢)、18Cr2Ni4WA等。
1.齿轮锻坯预备热处理工艺
表1为常用Cr-Ni系渗碳钢齿轮锻坯预备热处理工艺。
表1 常用Cr-Ni系渗碳钢齿轮锻坯预备热处理工艺
2.齿轮渗碳淬火及回火热处理工艺
常用Cr-Ni系渗碳钢齿轮渗碳淬火、回火热处理规范及硬度见表2。
表2 常用Cr-Ni系渗碳钢齿轮渗碳淬火、回火热处理规范及硬度
3.齿轮二次加热淬火温度
(1)二次(重新)加热淬火 Cr-Ni系渗碳钢齿轮在渗碳结束后缓冷至室温,重新加热至轮齿心部Ac3以上温度进行淬火,以细化奥氏体晶粒,改善心部组织,消除渗碳层的网状碳化物,可以提高抗弯曲疲劳强度20%左右。常用Cr-Ni系渗碳钢齿轮二次加热淬火的加热温度见表3。
表3 常用Cr-Ni系渗碳钢齿轮二次加热淬火的加热温度
(2)渗碳齿轮的两次淬火 Cr-Ni系渗碳齿轮渗碳结束缓冷至室温,先进行一次高于心部Ac3以上温度的淬火,以细化心部晶粒并消除渗碳层网状碳化物。这一温度对于渗碳层来说是太高了,因而必须再进行一次高于渗碳层Ac1温度,但低于Acm温度的淬火以改善渗碳层组织。常用Cr-Ni系渗碳钢齿轮两次淬火的加热温度见表4。
表4 常用Cr-Ni系渗碳钢齿轮两次淬火的加热温度
4.齿轮渗碳后的热处理方式
(1)热处理工艺的选择 不同钢材的齿轮经渗碳(碳氮共渗)后,根据要求进行不同的淬火及回火处理,其工艺见表5。
(2)冷却方式的选择 渗碳(碳氮共渗)后不直接淬火的Cr-Ni系渗碳钢齿轮的各种冷却方式参见表6。
表5 常用Cr-Ni系渗碳钢齿轮渗碳后的各种热处理方式
注:①渗层残留奥氏体过多或心部硬度过高,可降低淬火温度至760℃。如果心部硬度偏低、铁素体量过多,
可提高淬火温度至850℃。
②回火硬度应不高于35HRC。个别零件硬度偏高,可再进行一次680~700℃高温回火。
表6 渗碳、碳氮共渗后冷却方式(直淬除外)的选择
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