CN103331585A

CN103331585A - 一种等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法

Info

Publication number: CN103331585A
Application number: CN2013102762306A
Authority: CN
Inventors: 朱兴龙; 叶学贤; 张本义; 何支顺
Original assignee: Yangzhou Yangzijiang Baoyun Cylinder Liner Co Ltd
Current assignee: Yangzhou Yangzijiang Baoyun Cylinder Liner Co Ltd
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2013-10-02

Abstract

本发明涉及金属材料领域内一种等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法，依次包括如下步骤，齿轮坯件浇铸、对坯件进行铁素体化退火处理、粗加工和精加工坯件、等温淬火处理、磨齿、喷丸强化处理，所述齿轮坯件的质量百分比成分为：C3.5～3.7%，Si2.4～2.6%，Mn0.2～0.3%，Cu0.7～0.8%，Ni1.5～1.8%，P≤0.03%，S≤0.02%，Mg0.035～0.045%；Re0.01～0.03%，其余为Fe。本发明的齿轮制造方法，通过合理控制齿轮坯件中Cu和Ni的成分，提高大型重载齿轮整体淬透性，并且改善浇铸型模的结构，减少铸件的浇铸缺陷，提高齿轮的机械性能和使用寿命。

Description

一种等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别涉及一种等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法。

背景技术

现有技术中，铁路机车牵引的从动齿轮及其它大型重载齿轮一般采用42CrMo、42MnMoV等合金钢铸造坯件经机械加工、调质、表面淬火等工艺制造而成，其工艺复杂，需要大型锻造设备及金属模，制造成本高，并且坯件表面淬火的淬透性差，使大型齿轮的整体机械性能差，使用中易产生表面点蚀、耐磨性差、使用寿命短、噪音高等问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法，以降低齿轮制造成本，提高齿轮的综合机械性能和使用铸命。

本发明的目的是这样实现的，一种等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法，依次包括如下步骤：齿轮坯件浇铸、对坯件进行铁素体化退火处理、粗加工及精加工坯件、等温淬火处理、磨齿、喷丸强化处理，所述齿轮坯件的质量百分比成分为：C 3.5～3.7%，Si2.4～2.6%，Mn0.2～0.3%，Cu0.7～0.8%，Ni1.5～1.8%，P≤0.03%，S≤0.02%，Mg0.035～0.045%，Re0.01～0.03%，其余为Fe。

本发明的齿轮制造方法的有益效果为：在齿轮坯件中，合理控制含碳量，增加碳当量，析出一定数量的石墨，使球径细小，圆整度好，有利于石墨的球化，还能防止铸态出现过多的自由渗碳体，使铁液充型能力好，缩松小且集中，缩孔易补缩，并且齿轮组织中含有石墨，可以在齿轮运转使用中，起润滑和减震作用，再加上基体奥氐体有工作硬化效应，故还可以提高齿轮的耐磨性和抗点蚀性；再者齿轮成分中合理的添加适当的Cu和Ni，可以提加齿轮坯件热处理中的传热性和淬透性，可提高大型齿轮成品整体的机械性能，延长齿轮的使用寿命。同时，本发明的球墨铸铁齿轮成品的重量相比于现有技术中采用42CrMo、42MnMoV的合金钢齿轮材料，重量减轻10%，并且降低齿轮制造成本。

为使浇铸用铁水成分符合要求，所述浇铸用铁水采用球墨铸铁专用生铁和废钢在熔炼温度为1470℃～1520℃的中频炉中熔炼成原铁水，原铁水的成份为：C 3.5～3.8%，Si1.0～1.2%，Mn0.2～0.3%，Cu0.7～0.8%，Ni1.5～1.8%，P≤0.03%，S≤0.02%，Mg0.035～0.045%，Re0.01～0.03%，其余为Fe，然后加入低稀土球化剂和硅铁孕育剂进行球化处理和孕育处理，低稀土球化剂的用量为原铁水质量的1.2～1.5%，硅铁孕育剂的用量为原铁水质量1.0～1.2%,使最终铁水成分符合要求。由于球铁经过球化和孕育处理，温度约降50～100℃，为了减少浇铸时夹渣、气孔等铸造缺陷，必须保证较高的出铁温度，但温度如果过高球化剂会氧化烧损而造成球化不良，因此将熔炼温度控制在1470℃～1520℃。

为提高齿轮坯件的浇铸质量，所述浇铸坯件的型模包括上型、中型和下型，所述型模的腔体内壁嵌套有石墨冷铁，所述型模顶部设有雨淋式内浇口砂芯，浇注口为沿周向均匀分布的六到八个。由于石墨冷铁的比重轻，耐火性好，导热系数大，因此在铸件需要激冷的部位嵌套石墨冷铁，可以有效防止铸件的缩孔、疏松等缺陷，使厚大铸件整体致密，提高铸件硬度、表面光洁度和耐磨性。

为提高齿轮的机械性能，所述铁素体化退火温度为890℃～920℃，高温保温时间为2～3小时，炉冷至740℃-760℃保温4小时，以实现珠光体铁素体化，提高坯件整体机械性能的内外均匀性和一致性，最后炉冷至600℃出炉。

为进一步提高齿轮的整体机械性能，所述等温淬火温度为260℃～280℃，保温时间为2～3小时。

附图说明

图1为等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法工艺流程图。

图2为齿轮铸造型模的结构示意图。

其中，1上型；2中型；3下型；4石墨冷铁；5雨淋式内浇口砂芯。

具体实施方式

实施例1

本发明的等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法步骤如下，采用Q10或Q15与废钢的混合物在1470℃～1520℃的中频炉中熔炼成原铁水，原铁水的成份C 3.5%，Si1.2 %，Mn0.2%，Cu0.7%，Ni1.5%，P0.03%，S0.02%，Mg0.045%，Re0.01%，其余为Fe，然后加入原铁水质量1.2%的低稀土球化剂和1.0%的硅铁孕育剂进行球化处理和孕育处理,最终铁水中合金元素成分为C 3.5%，Si2.4%，Mn0.2%，Cu0.7%，Ni1.5%，P0.03%，S0.02%，Mg0.045%，Re0.01%，其余为Fe；然后采用如图2所示的铸造型模进行齿轮坯件的浇铸，为提高铸件浇铸的性能，型模包括上型1、中型2和下型4、型模的腔体内壁嵌套有石墨冷铁4，型模顶部设有雨淋式内浇口砂芯5，浇注口为沿周向均匀分布的六到八个，浇铸成型后的齿轮坯件外径φ1120，高为240，最大壁厚为150，铸件重量达960公斤；然后对坯件进行铁素体化退火处理、粗加工和精加工坯件、等温淬火处理、磨齿和喷丸强化处理，其中，铁素体化退火温度控制在910℃±10℃，保温时间为2小时，炉冷至740℃，保温4小时后，再炉冷至600℃出炉，等温淬火温度为277℃±3℃，保温时间为2小时，喷丸处理的弧高值为0.58～0.58mm。

齿轮成品的机械性能如表1。

实施例2

与实施例1不同之处在于，原铁水的质量含量为：C 3.8%，Si1.1 %，Mn0.2%，Cu0.7%，Ni1.5%，P0.03%，S0.02%，Mg0.045%，Re0.01%，低稀土球化剂的用量为原铁水质量的1.4%，硅铁孕育剂的用量为原铁水质量的1.2%，齿轮铸件的成分为C 3.7%，Si2.6%，Mn0.3%，Cu0.8%，Ni1.8%，P0.03%，S0.02%，Mg0.035，%，Re0.03%，铁素体化退火温度控制在900℃±10℃，保温时间为3小时，炉冷至760℃，保温4小时后，再炉冷至600℃出炉，等温淬火温度为263℃±3℃，保温时间为3小时。

齿轮成品的机械性能如表2。

实施例3

与实施例1不同之处在于，原铁水的质量含量为：C 3.6%，Si1.2 %，Mn0.2%，Cu0.7%，Ni1.5%，P0.03%，S0.02%，Mg0.045%，Re0.01%，低稀土球化剂的用量为原铁水质量的1.5%，硅铁孕育剂的用量为原铁水质量的1.2%，齿轮铸件的成分为C 3.6%，Si2.5%，Mn0.25%，Cu0.75%，Ni1.7%，P0.03%，S0.01%，Mg0.038，%，Re0.02%，铁素体化退火温度控制在905℃±10℃，高温保温时间为2.5小时，炉冷至750℃，保温4小时，再炉冷至600出炉，等温淬火温度为270℃±3℃，保温时间为2.5小时，齿轮坯件外径φ782，高为150，最大壁厚为80，铸件重量达260公斤。

本发明的方法制造的齿轮，铸造缺陷小、组织致密，铸件整体的淬透性好，明显改善大型重载齿轮的机械性能，提高齿轮的使用寿命达两倍以上，并降低齿轮制造成本。

本发明并不局限于上述实施例，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明保护的范围内。

Claims

1.一种等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法，其特征在于，依次包括如下步骤：齿轮坯件浇铸、对坯件进行铁素体化退火处理、粗加工及精加工坯件、等温淬火处理、磨齿和喷丸强化处理，所述齿轮坯件的质量百分比成分为：C 3.5～3.7%，Si2.4～2.6%，Mn0.2～0.3%，Cu0.7～0.8%，Ni1.5～1.8%，P≤0.03%，S≤0.02%，Mg0.035～0.045%，Re0.01～0.03%，其余为Fe。

2.根据权利要求1所述的等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法，其特征在于，所述浇铸用铁水采用球墨铸铁专用生铁和废钢在熔炼温度为1470℃～1520℃的中频炉中熔炼成原铁水，原铁水的成份为：C 3.5～3.8%，Si1.0～1.2%，Mn0.2～0.3%，Cu0.7～0.8%，Ni1.5～1.8%，P≤0.03%，S≤0.02%，Mg0.035～0.045%，Re0.01～0.03%，其余为Fe，然后加入低稀土球化剂和硅铁孕育剂进行球化处理和孕育处理，低稀土球化剂的用量为原铁水质量的1.2～1.5%，硅铁孕育剂的用量为原铁水质量1.0～1.2%,使最终铁水成分符合要求。

3.根据权利要求1所述的等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法，其特征在于，所述浇铸坯件的型模包括上型、中型和下型，所述型模的腔体内壁嵌套有石墨冷铁，所述型模顶部设有雨淋式内浇口砂芯，浇注口为沿周向均匀分布的六到八个。

4.根据权利要求1所述的等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法，其特征在于，所述铁素体化退火温度为890℃～920℃，高温保温时间为2～3小时，炉冷至740℃-760℃保温4小时，然后炉冷至600℃出炉。

5.根据权利要求1所述的等温淬火球墨铸铁大型重载齿轮的制造方法，其特征在于，所述等温淬火温度为260℃～280℃，保温时间为2～3小时。