[发明专利]一种齿轮轴热处理工艺

说明书

本发明涉及一种齿轮轴热处理工艺，通过对热处理工艺中正火、球化退火、淬火、回火等步骤的温度和时间的优化，强化了齿轮轴的力学性能，获得了理想的硬度以及硬度均匀性；通过加入Mn、Cr、Mo、V、稀土元素对齿轮轴的组分进行了优化，从而显著增加了齿轮轴的奥氏体稳定性，提高了齿轮轴的淬透性和淬硬性，并提高了产品的耐磨性和抗疲劳性能；并且，使齿轮轴的表面获得了马氏体和贝氏体细晶组织。

技术领域

本发明涉及金属热处理领域，具体的说，是涉及一种齿轮轴热处理工艺。

背景技术

齿轮轴一般可以采用渗碳钢，但有时也采用调质钢，特别是大型齿轮轴。在实践生产的反复试用和调整中，齿轮轴用钢已经形成体系化，而且这些钢种比较集中，比如德国的CK45、34CrMo、42CrMo4、34CrNiMo6系列钢；美国的此类钢主要为4130、4340、4150、4140钢；日本的钢种则为SCM4、SNCM8等。这些钢合金化的目的为，一是要使钢具有良好的淬透性，以便在淬火后齿轮轴能够得到足够厚度的马氏体层，这类元素中锰、铬、钼等对提高淬透性的作用比较明显。二是使回火后齿轮轴仍然要保持着良好的综合力学性能，像钒、锰、铬等碳化物形成元素的加入，能显著提高回火稳定性。

自2010年以来，为适应产品高质量和品种多样化的需求，国内新建和改建了大批先进齿轮轴生产线，希望能够获得更好的产品性能和使用寿命。但目前齿轮轴产品的轴身表面硬度偏低，淬硬层浅，抗剥落和抗事故能力弱而不能满足使用要求。用户迫切要求提高齿轮轴淬硬层深度和耐磨性，并具有良好的抗疲劳能力，以提高使用寿命，降低轴耗和生产成本。

发明内容

为了解决提高齿轮轴力学性能和耐磨性的问题，本发明提供了一种齿轮轴热处理工艺，使齿轮轴产品能够获得足够的淬硬层深度和耐磨性，以及良好的抗疲劳能力。

一种齿轮轴热处理工艺，包括如下步骤：

(1)先将锻造后的所述齿轮轴坯料正火加热至1000～1100℃奥氏体化0.5～1h；

(2)再随炉冷却至850～900℃进行球化退火1～2h，然后空冷至室温；

(3)淬火加热所述齿轮轴坯料至950～1050℃保温0.5～1h后，油冷；

(4)当所述齿轮轴坯料冷却到200～350℃时，放入回火炉中，在450～500℃保温1～2h回火处理，然后随炉冷却至250～300℃，出炉空冷至室温。

所述热处理工艺前的锻造步骤为，先将齿轮轴坯料加热到1100～1200℃后保温1～2h，再出炉锻造。

所述齿轮轴坯料的成分及重量百分比为0.25％～0.35％的C，0.25％～0.35％的Si，2.50％～3.50％的Cr，1.50％～2.00％的Mn，0.15％～0.20％的Mo，0.15％～0.20％的V，0.03％～0.05％的Y，余量为铁和不可避免的杂质。

所述齿轮轴热处理后的表面硬度为75～80HS，轴端部硬度为65～75HS，硬度均匀性为±2.0HS。

所述齿轮轴的表面为马氏体组织和贝氏体组织，芯部为珠光体组织。

优选地，所述齿轮轴的表面至表面以下20～40mm的范围内为马氏体组织和贝氏体组织。

本发明通过对热处理工艺中正火、球化退火、淬火、回火等步骤的温度和时间的优化，强化了齿轮轴的力学性能，获得了理想的硬度以及硬度均匀性；通过加入Mn、Cr、Mo、V、稀土元素对齿轮轴的组分进行了优化，从而显著增加了齿轮轴的奥氏体稳定性，提高了齿轮轴的淬透性和淬硬性，并提高了产品的耐磨性和抗疲劳性能；并且，使齿轮轴的表面获得了马氏体和贝氏体细晶组织。

具体实施方式

下面结合实施例和对比例对本发明进一步详细说明。