CN1227875A - 消除磨削裂纹的新技术 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消除磨削裂纹的新技术，它是采取把需要磨削的渗碳合金钢零件在进行磨削之前，通过简单的热处理工艺，消除或减少淬火马氏体组织，提高其强度并弥合显微裂纹，从而使磨削裂纹得到彻底消除。

Description

消除磨削裂纹的新技术
本发明涉及金属热处理，它是一种利用金属热处理工艺来消除磨削裂纹的方法。
在生产过程中，往往由于磨削加工后，零件表面出现裂纹而导致零件报废，例如航空产品中的调速器、顺桨泵、飞机的螺旋桨，民用产品中的风机上的主、被动齿轮以及工装和模具，经常出现磨削裂纹，特别是出现在用GCr15和18Cr2Ni4WA、12Cr2Ni4A、18CrMnTi、20CrMnTi、20CrMnMo等渗透性较好的渗碳合金钢零件上，更易产生磨削裂纹。
一般理论认为：造成这种磨削裂纹的主要原因是磨削条件，因此在磨削工艺上进行改进和试验，然而收效甚微。
本发明的目的即在于解决上述零件在磨削过程中易于产生磨削裂纹的问题，而在多年试验研究和在一种新的理论基础上，提出一种新的消除磨削裂纹的新技术。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：将需要磨削的渗碳合金钢零件通过回火和再回火工艺使淬火马氏体转变成回火马氏体，提高其强度，并且也可使显微裂纹得到有效的弥合从而消除高碳合金钢的这种薄弱部分，有效地避免磨削裂纹的产生。
经采用本发明的改进工艺产生了极明显的效果，经大量实施应用基本上彻底消除了磨削裂纹(见表一、表二)，表中淬火后只经一次回火的是现有的常规工艺，淬火后经一次、二次回火和一次、二次、三次回火的是本发明的改进工艺。此项技术具有效果显著，工艺简单、技术成熟、易于掌握的优点，一般的处理设备即可，在不需增加任何投资的情况下就可应用。
                                     表一
编号 名称 材料       淬火     一次回火     二次回火     三次回火 裂纹率％     备注
  ℃ 介质   ℃  h   ℃  h     ℃ h
1 小齿轮轴 20CrMnTi 渗后直接淬火 160±10  3  100 裂纹严重
2 小齿轮轴 20CrMnTi 840±10 油 160±10  3 160±10  3   0
3 8M齿轮轴 20CrMnTi 840±10 油 160±10  3.5 ≥80
4 8M齿轮轴 20CrMnTi 840±10 油 160±10  3.5 160±10  3.5 160±10  3.5   0 工艺规定碳化物级别为≯7级
5 8M齿轮 840±10 油 200  3.5 ≥80
    6 8M、9M齿轮 20CrMnTi 840±10 油     200  3.5  200  3.5  ≤50
    7 840±10 油     200  3.5  200  3.5  200  3.5   0
8 4.7M、6M风机齿轮轴 20CrMnTi 渗后直接淬火 180 3.5 100
    9 840±10 油     180  3.5  ≥50
10 840±10 油 180 3.5 180 3.5 180 3.5 0
    11 6M齿轮 20CrMnTi 840±10 油     180  3.5  180  3.5  ＜5
                                     表二
    编号 名称 材料        淬火      冷处理    一次回火 二次回火 三次回火  裂纹率％     备注
℃ 介质   ℃  h   ℃  h  ℃  h  ℃  h
    1 轴承圈 GCr15 840±10 油 170±10  3  ≥50 装配磨合后裂纹约30％
    2 840±10 油 -75±5  1.5 170±10  4 磨后增加时效120℃2h  ＜1 装配磨合后裂纹约0.5％
    3 主、从动齿轮 12Cr2Ni4A[渗碳] 790±10 油 160±10  3  ≥50 装配磨合后裂纹约30％
    4 790±10 油 -75±5  1.5 160±10  3.3  120   2  ＜1 装配磨合后裂纹约0.5％
    5 主、从动齿轮 18Cr2Ni4WA[渗碳] 840±10 空油 160±10  3  ≥50 装配磨合后裂纹约30％
    6 840±10 空油 -75±5  1.5 160±10  3.16 120   2  ＜1 装配磨合后裂纹约0.5％
    7 球形滑块 GCr15 840±10 油 160±10  3.5    50 装配后库存八年出现裂纹
    8 浆套螺母 18Cr2Ni4WA[代料] 840±10 油   160  4    100 裂纹深＞0.3
    9 840±10 油   160  4  150   5    0
    10 840±10 油   160  4  120   2 160  3    0
    11 齿轮 12Cr2Ni4A 790±10 油   160  4    79 统计19件，有15件裂纹
    12 790±10 油   160  4  150   2    0 统计20件
    13 齿轮 18Cr2Ni4WA 840±10 油   160  4    100 统计10件
    14 840±10 油   160  4  150   3    0  统计15件
实施例一：用20CrMnTi制造的齿轮轴在磨削之前将它渗碳后的热处理工艺进行改进：
(1)渗碳：                 与常规工艺相同
(2)淬火：入炉加温840℃    淬火介质为油、油温不超过50℃，较
         ±10℃           大零件在油中冷却时间要大于30分钟；
(3)回火：入炉加温180℃    淬火后不超过2小时即进行回火，炉内
         ±10℃           保温时间≥3.5小时，然后出炉水冷
                          冷却(室温)≥5分钟；
(4)二次回火：入炉加温180℃回火后即可进行二次回火，炉内保温时
             ±10℃       间≥2.5小时，然后出炉水冷冷却(室温)
                          ≥5分钟。
实施例二：用20CrMnTi制造的齿轮轴，其1～4道工序与实施例一相同，另外再增加第五道工序：
(5)三次回火：入炉加温180℃二次回火后即可进行三次回火，炉内保
             ±10℃       温时间≥2.5小时，然后出炉空冷。
以下为实施例三和实施例四，为了把本发明的改进工艺与现有的常规工艺相对比，把两种工艺列入同一表格：
实施例三：
      零件名称：主、从动齿轮          材料：12CrNi4A[渗碳件]
常规工艺 淬火：790±10℃、           油 改进工艺 淬火：790±10℃、           油
回火：160±10℃、240分、    空[注]：以上为82年前使用工艺 冷处理：-75±5℃、90分、    空
回火：160±10℃、240分、    空
淬火：790±10℃、           油 回火：150±10℃、≥120分
冷处理：-75±5℃、90分、    空 磨削后增加120～150℃、2h的时效工序
回火：160±10℃、240分、    空
实施例四：
      零件名称：轴承图                材料：GCr15
常规工艺 淬火：840±10℃、           油 改进工艺 淬火：840±10℃、           油
回火：170±10℃、240分、    空[注]：以上为82年前使用工艺 回火：150±10℃、120分、    空
冷处理：-75±5℃、90分、    空
淬火：790±10℃、           油 回火：170±10℃、240分、    空
冷处理：-75±5℃、90分      空 磨削后增加120～150℃、2h的时效工序
回火：170±10℃、240分、    空

Claims (3)

1．一种消除磨削裂纹的新技术，对于需要磨削的渗碳合金钢零件，其渗碳、淬火工艺与常规工艺相同：
(1)渗碳：
(2)淬火：入炉加温到790℃    淬火介质为油、油温不超过50℃，较
         ～840℃           大零件在油中冷却时间大于30分钟；其特征在于：在进行磨削加工之前还要进行以下热处理工艺：
(3)回火：入炉加温到150℃    淬火后不超过2小时即进行回火，炉内
         ～220℃           保温时间≥3.5小时，然后出炉水冷≥5
                           分钟；
(4)二次回火：入炉加温到     回火后即进行二次回火，炉内保温时间
            150℃～220℃   ≥2.5小时，然后出炉水冷≥5分钟；
2．根据权利要求1所述的消除磨削裂纹的新技术，其特征在于：在进行二次回火后再进行三次回火，其具体工艺如下：
(5)三次回火：入炉加温到     二次回火后即进行三次回火，炉内保温
            150℃～220℃   时间≥2.5小时，然后出炉空冷。
3．根据权利要求1所述的消除磨削裂纹的新技术，其特征在于：在回火和二次回火工艺之间增加一道冷处理工艺，其具体工艺如下：在负75℃±5℃低温下冷却90分钟，空冷。
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