CN104357622A - 一种高强合金钢渗碳制件局部软化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及渗碳件局部退火热处理领域，具体为一种高强合金钢渗碳制件局部软化方法，可应用高强钢不同硬度要求的渗碳零件制造。利用盐浴炉的熔盐实现渗碳锁紧销局部加热，锁紧销采用马氏体钢16Cr3NiWMoVNbE，采用退火隔热保护工装将锁紧销零件渗碳面进隔热保护，局部退火部位加热到600℃以上温度，实现软化。本发明在保证渗碳面硬度的条件下，降低零件扩口位置的硬度，防止扩口过程零件裂纹。本发明采用保护盐浴快速加热退火的方法，对齿轮锁紧销进行退火处理，既能保证零件渗碳面及基体高强度不降低，又能降低需要变形位置的硬度，解决了零件扩口变形中产生的裂纹问题。

Description

一种高强合金钢渗碳制件局部软化方法
技术领域
本发明涉及渗碳件局部退火热处理领域，具体为一种高强合金钢渗碳制件局部软化方法，可应用高强钢不同硬度要求的渗碳零件制造。
背景技术
如图1所示，渗碳锁紧销1是安装在传动齿轮上，渗碳锁紧销1零件采用16Cr3NiWMoVNbE合金马氏体钢制造，并进行渗碳+淬火+低温回火处理，在组合件上进行局部扩口，因零件在低温回火状态下硬度较高(心部44HRC以上)，扩口时产生裂纹，导致零件报废。为防止零件扩口过程中产生裂纹而引起零件报废，需要对渗碳锁紧销1零件扩口位置4进行局部退火处理(硬度HRA≤70.5)，以降低该处硬度有利于扩口，同时避免产生裂纹。
由于基体材料合金化程度高，锁紧销1零件较小(Φ6.2mm×28.4mm)，需要退火的部位更小(外径Φ6.2mm×扩口直径Φ3mm×扩口位置4宽度3mm)。并且，锁紧销1零件经渗碳+淬火+低温回火处理，锁紧销1零件扩口位置4的退火部位与渗碳表面2相邻，采用感应加热、电解液加热等方法均难于保证渗碳表面2硬度的条件下实现局部退火。如采用高频高应加热，加工这样小的感应线圈困难，感应加热的热影响区较大，将不应退火的渗碳部位退火，影响锁紧销1零件的使用性能。如采用电解液加热退火的方法，锁紧销1零件退火部位瞬间到达高温，锁紧销1零件随后盐水淬火，无法实现退火目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强合金钢渗碳制件局部软化方法，在保证渗碳面硬度的条件下，降低零件扩口位置的硬度，防止扩口过程零件裂纹。
本发明的技术方案：
一种高强合金钢渗碳制件局部软化方法，利用盐浴炉的熔盐实现渗碳锁紧销局部加热，锁紧销采用马氏体钢16Cr3NiWMoVNbE，采用退火隔热保护工装将锁紧销零件渗碳面进隔热保护，局部退火部位加热到600℃以上温度，实现软化。
所述的高强合金钢渗碳制件局部软化方法，锁紧销零件扩口位置的退火部位与锁紧销零件的渗碳表面相邻，对渗碳锁紧销零件扩口位置进行局部退火处理。
所述的高强合金钢渗碳制件局部软化方法，退火隔热保护工装采用柱形结构，柱形结构的纵向开设安装孔，隔热保护工装的底部采用抗高温隔热涂层；隔热保护工装设置于定位片上，隔热保护工装的安装孔与定位片上的开孔相对应，锁紧销的一端穿过隔热保护工装开设的安装孔和定位片上的开孔，锁紧销伸出隔热保护工装和定位片的一端为锁紧销扩口位置，扩口位置伸至盐浴的液面以下，通过定位片将隔热保护工装和锁紧销定位，通过安装孔和定位片将扩口位置与渗碳表面完全隔开。
所述的高强合金钢渗碳制件局部软化方法，将锁紧销装入隔热保护工装，平稳装夹在机械传动杆上的锁紧销零件锁紧处，依据定位片一侧对应的标尺记录刻度，竖直将需要退火的部位放入温度为800～850℃熔盐中，保持2～3分钟，水冷至室温。
所述的高强合金钢渗碳制件局部软化方法，锁紧销零件的渗碳表面硬度要求≥61HRC，锁紧销零件的退火部位硬度要求≤40HRC。
本发明的设计思想是：
本发明利用盐浴炉操作简单、加热速度快及可以实现局部加热的特点。16Cr3NiWMoVNbE是一种合金化程度较高的马氏体钢，靠淬火+回火获得最终机械性能，该材料常应用于渗碳件的制造，渗碳后的低温回火温度在200～250℃，基体材料抗回火性能非常好，600℃以上基体硬度开始随回火温度的升高而降低，利用这一点将锁紧销零件渗碳面进隔热保护，局部退火部位加热到600℃以上温度，实现软化，锁紧销零件局部退火后，渗碳面暗黄色及淡蓝色，退火表面为金属本色。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明采用保护盐浴快速加热退火的方法，对齿轮锁紧销进行退火处理，既能保证零件渗碳面及基体高强度不降低，又能降低需要变形位置的硬度，解决了零件扩口变形中产生的裂纹问题。而且，该方法操作简单，效率高，成本低，有利于实现单批多件连续生产。
2、本发明采用专用隔热保护工装，进行盐浴局部快速加热方法退火可以解决解决扩口过程中的裂纹问题。
3、盐浴热处理作为一种热处理方法，具有操作简单、加热速度快的特点，适合于简单的、小型零件的整体或局部热处理。本发明用该方法在高合金钢渗碳零件的局部退火得到应用，隔热保护措施也没有相关资料介绍，该方法可推广应用于相类似的渗碳零件局部退火。
附图说明
图1为锁紧销零件示意图。
图2为16Cr3NiWMoVNbE钢淬火后回火温度对硬度的影响示意图。
图3-图5为退火隔热保护工装示意图。其中，图3为仰视图；图4为图3中A-A剖视图；图5为锁紧销零件设置于隔热保护工装的示意图。
图中，1锁紧销；2渗碳表面；3顶针孔；4扩口位置；5隔热保护工装；6安装孔；7抗高温隔热涂层；8液面；9定位片。
具体实施方式
如图1所示，锁紧销1小端的顶针孔3部位(端面向里3mm位置)需要退火软化，锁紧销1零件经局部渗碳+淬火+低温回火处理，锁紧销1零件扩口位置4的退火部位与渗碳表面2相邻，渗碳表面2硬度要求≥61HRC，退火部位硬度要求≤40HRC。
如图2所示，16Cr3NiWMoVNbE钢淬火后回火温度对硬度的影响，回火温度在600℃以上，基体硬度开始随回火温度的升高而降低。
如图3-图5所示，退火隔热保护工装5采用304L不锈钢的柱形结构，柱形结构的纵向开设安装孔6，隔热保护工装5的底部采用抗高温隔热涂层7。隔热保护工装5设置于定位片9上，隔热保护工装5的安装孔6与定位片9上的开孔相对应，锁紧销1的一端穿过隔热保护工装5开设的安装孔6和定位片9上的开孔，锁紧销1伸出隔热保护工装5和定位片9的一端为扩口位置4，扩口位置4伸至盐浴的液面8以下，通过定位片9将隔热保护工装5和锁紧销1定位，通过安装孔6和定位片9将扩口位置4与渗碳表面2完全隔开。退火隔热保护工装5上设有定位装置(定位片9)及抗高温隔热涂层7，便于浸入盐浴尺寸及控制热辐射。退火操作时，依盐浴液面8高度通过定位装置调节隔热保护工装5和锁紧销1的高度，控制退火位置。退火温度选择800℃以上，快速加热保温一定时间。
装配时，根据需要制作一套机械传动杆，即要水平吊挂零件，又要高度方向可调，根据熔盐浴液面高度，调节机械传动杆高度，并用定位片9一侧对应的标尺记录刻度值。
使用时，将锁紧销1装入隔热保护工装5，平稳装夹在机械传动杆上的锁紧销1零件锁紧处，依据定位片9一侧对应的标尺记录刻度，竖直将需要退火的部位放入温度为800～850℃熔盐中，保持2～3分钟，然后迅速抬起入水至室温，实现软化，控制加热时间可以用秒表计时。本实施例中，退火部位硬度达到35HRC。
实施例结果表明，使用本发明方法的实施效果及经济效益估算：可以降低零件局部硬度，避免扩口过程中零件裂纹而报废。单件加工成本约800元，按年产300件计：800元/件×300件＝24万元。

Claims (5)

1.一种高强合金钢渗碳制件局部软化方法，其特征在于：利用盐浴炉的熔盐实现渗碳锁紧销局部加热，锁紧销采用马氏体钢16Cr3NiWMoVNbE，采用退火隔热保护工装将锁紧销零件渗碳面进隔热保护，局部退火部位加热到600℃以上温度，实现软化。
2.按照权利要求1所述的高强合金钢渗碳制件局部软化方法，其特征在于：锁紧销零件扩口位置的退火部位与锁紧销零件的渗碳表面相邻，对渗碳锁紧销零件扩口位置进行局部退火处理。
3.按照权利要求1所述的高强合金钢渗碳制件局部软化方法，其特征在于：退火隔热保护工装采用柱形结构，柱形结构的纵向开设安装孔，隔热保护工装的底部采用抗高温隔热涂层；隔热保护工装设置于定位片上，隔热保护工装的安装孔与定位片上的开孔相对应，锁紧销的一端穿过隔热保护工装开设的安装孔和定位片上的开孔，锁紧销伸出隔热保护工装和定位片的一端为锁紧销扩口位置，扩口位置伸至盐浴的液面以下，通过定位片将隔热保护工装和锁紧销定位，通过安装孔和定位片将扩口位置与渗碳表面完全隔开。
4.按照权利要求1或3所述的高强合金钢渗碳制件局部软化方法，其特征在于：将锁紧销装入隔热保护工装，平稳装夹在机械传动杆上的锁紧销零件锁紧处，依据定位片一侧对应的标尺记录刻度，竖直将需要退火的部位放入温度为800～850℃熔盐中，保持2～3分钟，水冷至室温。
5.按照权利要求1或4所述的高强合金钢渗碳制件局部软化方法，其特征在于：锁紧销零件的渗碳表面硬度要求≥61HRC，锁紧销零件的退火部位硬度要求≤40HRC。
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