专利名称：低碳低合金钢球化退火工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种黑色金属退火工艺，特别是用于汽车差速器齿轮的低碳合金钢球化退火工艺。
背景技术：
黑色金属精密锻件的加工工艺一般为下料→球化退火及润滑处理→制坯→球化退火及润滑处理→精密成形→机加工→热处理。
球化退火的主要目的在于改善金属的金相组织，降低金属的硬度，降低金属的变形抗力，使金属坯料易于塑性成形。随着少无切削的金属材料精密成形技术的发展，精密锻件的大部份表面都不允许再进行任何机械切削加工，从面对球化退火工艺过程中的脱碳提出了更高的要求，特别对低碳低合金钢制造的小模数(m＜3.5)汽车差速器齿轮，其热处理渗层深度较浅，因此，一般均要求其表面(全)脱碳层深度≤0.15mm，否则精密锻件将在其后的热处理过程中形成次表层脱碳，显著降低零件的强度。目前球化退火过程中常用的防止脱碳的工艺方法有两种1、在退火炉内形成富含碳原子的气氛，如预先在炉内放置铸铁屑，或向炉内通入富含碳原子的气氛，此工艺方法的可操作性差，控制难度大，且很容易在金属表面形成浸碳层，导致在其后的精密成形过程中形成表面裂纹。2、利用机械泵在退火炉内形成0.1～0.01pa的高真空度，并在整个球化退火过程中保持该真空度，达到防止金属表面脱碳的目的，其表面(全)脱碳层深度一般达0.15～0.20mm。由于球化退火工艺的时间较长，一般达17～20小时，因此该工艺的主要缺点是成本高，且难以满足技术要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有球化退火工艺中防脱碳技术的不足之处，提供一种成本低，易操作，防脱碳效果好的低碳低合金钢球化退火工艺。
本发明的技术方案是将工件放入退火炉内，控制加热温度和时间，进行退火过程，改进之处是退火过程中采取下述方法和步骤a、采用机械泵快速抽取退火炉内空气，当炉内形成10～50pa的真空度时，机械泵停止工作，随即向炉内通入工业氮气，当炉内压力达到1500～2500pa的正压力时，停止充氮；b、随着炉内缓慢卸压，当压力降至150～300pa的正压力时，重复步骤a；c、以上“间歇式真空+充填氮气”的步骤重复进行，直至退火工艺结束。
进一步讲所用工业氮气纯度为99.8％；抽真空与充氮气的步骤自动交替进行。
采用以上“间歇式真空+充填氮气”交替重复进行的新工艺，能及时去除炉内氧气和其它杂质，使炉内保持非氧化气氛，从而有效防止低碳低合金钢球化退火过程的表面脱碳。经试验，表面(全)脱碳层深度均能控制在0.15mm以内。抽真空与充氮气的交替过程由自动控制机构自动进行，操作简便、可靠。充填工业氮气防脱碳效果好，而且成本低，当然，也可充填其它惰性气体。
具体实施例方式
实施例一在退火炉内装入以20CrMnTi为材料的齿轮毛坯精密锻件，(A)采用机械泵抽气，在炉内形成40pa的真空度，停止抽气，随即向炉内通入纯度为99.8％的工业氮气，达到2400pa的正压力时停止充气；(B)随着炉内缓慢卸压，当压力降至250pa正压力时，重复步骤(A)。步骤(A)、(B)在包括压力传感器、气体三通阀和控制电路的自动控制机构的控制下自动交替进行，直至退火工艺结束。退火过程中温度、时间的控制与通常低碳低合金钢的球化退火工艺相同。
实施例二在退火炉内装入以SAE8620H为材料的齿轮毛坯精密锻件，仅将上例中的压力数值作如下调整40pa→30pa；2400pa→2000pa；250pa→200pa，其余实施方式同实施例一。
权利要求
1.一种低碳低合金钢球化退火工艺，将工件放入退火炉内，控制加热温度和时间，进行退火过程，其特征是退火过程中采取下述方法和步骤a、采用机械泵快速抽取退火炉内空气，当炉内形成10～50pa的真空度时，机械泵停止工作，随即向炉内通入工业氮气，当炉内压力达到1500～2500pa的正压力时，停止充氮；b、随着炉内缓慢卸压，当压力降至150～300pa的正压力时，重复步骤a；c、以上“间歇式真空+充填氮气”的步骤重复进行，直至退火工艺结束。
2.按权利要求1所述的低碳低合金钢球化退火工艺，其特征是所用工业氮气纯度为99.8％。
3.按权利要求1所述的低碳低合金钢球化退火工艺，其特征是抽真空与充氮气的步骤自动交替进行。
全文摘要
一种低碳低合金钢球化退火工艺，在退火过程中采取下述方法和步骤A.快速抽真空，当炉内形成10～50Pa的真空度时，停止抽气，随即通入工业氮气，达到1500～2500Pa的正压力时，停止充氮；B.随着炉内缓慢卸压，当压力降至150～300Pa的正压力时，重复步骤A；步骤A、B自动交替重复进行，直至退火工艺结束。本发明的退火工艺用于低碳低合金钢的球化退火，便于自动控制，可操作性强，成本低廉，防止金属表面脱碳的效果好，表面(全)脱碳层深度均能控制在0.15mm以内。
文档编号C21D1/32GK1563438SQ20041001434
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月17日 优先权日2004年3月17日
发明者王欣林, 仲树阳, 朱武宏 申请人:江苏飞船股份有限公司