专利名称：机械部件和用于表面硬化的方法
技术领域：
本发明涉及一种机械部件和一种用于将这样的机械部件的表面的至少一部分表面硬化的方法。
背景技术：
感应淬火是金属部件通过感应加热被加热至铁素体/奥氏体转变温度或更高、然后被淬火的热处理。淬火过的金属经过马氏体转变，金属部件的表面的硬度和脆性增加。感应淬火可以用于选择性地将机械部件的区域硬化而不影响部件整体的特性。美国专利4949758公开了用于将细长的(8_32英尺，也就是244_975cm)、薄壁的(1/8至1/4英寸，也就是3-6_)、小内径(174至3V4英寸，也就是32至83mm)的管状构件的内表面硬化的过程。更确切地说，它涉及利用位于内部的电磁感应线圈的渐进的加热、接着用淬火环组件立即淬火来以管子的内表面上产生马氏体层的过程。这个方法被用来获得具有至少58HRC的硬度的表面和基本上未被硬化的核心，并且硬化过的表面和未被硬化的外层核心之间有明显的界线。但是，将部件的表面表面硬化时，获得在硬化过的表面和部件的未被硬化的核心之间不表现出明显的界线的硬度分布才是有利的。当部件在使用中时，硬化过的表面和未被硬化的核心之间的平滑的界线、也就是其中硬度随着深度稳定地而不是突然地减少的过渡区域，减小或消除了在那个区域中在材料中的任何应力。这样的稳定地减少的硬度分布可以通过将部件的表面渗碳获得。渗碳是在分解时释放碳的另一材料的参与下铁或钢被加热的热处理过程。外表面或外层会比原来的材料具有更高的碳含量。当铁或钢通过淬火被迅速冷却时，表面上更高的碳含量变硬，而核心部分保持柔软(也就是易延展的)和有韧性。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进过的非穿透硬化的机械部件。这个目的通过这样的机械部件实现，该机械部件具有平的或不平的表面，也就是内表面或外表面，它的至少一部分已经通过感应加热被表面硬化。也就是说，所述表面包括通过利用电磁感应线圈的感应硬化、接着通过利用淬火设备淬火而制成的马氏体微观结构。穿过该表面的机械部件的纵向或横向截面展现出在该表面的硬度Hwb和在机械部件的未被硬化的核心(也就是在机械部件的未被硬化的基底金属中)的硬度心。截面的硬度分布(利用维氏硬度检验或例如任何其他适合的方法所测得)展现出第一区域、第三区域和在所述第一和第三区域之间的第二区域，所述第一区域的硬度基本上等于在所述表面的硬度Hwb，所述第三区域的硬度基本上等于在机械部件的未被硬化的核心的硬度心。在第一区域中的硬度分布具有平均硬度Y1，在第三区域中的硬度分布具有平均硬度Y3。如果在
点
权利要求
1.一种具有表面(10a，10b，12a，12b)的机械部件(10)，其特征在于所述表面(10a，10b, 12a, 12b)的至少一部分(18)已经通过感应加热被表面硬化,其中穿过所述表面(10a,10b，12a，12b)的机械部件(10)的截面展现出在所述表面(10a，10b)处的硬度H<B和在机械部件(10)的未被硬化的核心(IOc)处的硬度，其中所述截面的硬度分布展现出第一区域(24)、第三区域(26)和在所述第一区域和第三区域(26)之间的第二区域(25)，所述第一区域的硬度基本上等于在所述表面(10a，IOb)处的硬度Hwe，所述第三区域的硬度基本上等于在机械部件的未被硬化的核心(IOc)处的硬度心，其中在第一区域中的硬度分布具有平均硬度Y1，在第三区域中的硬度分布具有平均硬度Y3，并且如果在点
2.根据权利要求1所述的机械部件(10)，其特征在于沿所述线确定的在所述第二区域(25)中的机械部件(10)的硬度以少于每毫米30HRC、少于每毫米25HRC、少于每毫米20HRC、或少于每毫米15HRC减少。
3.根据权利要求1或2所述的机械部件(10)，其特征在于在所述表面(10a,10b, 12a，12b)的硬度Hwb在55-75HRC之间，优选地在58-63HRC之间。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的机械部件(10)，其特征在于在机械部件(10)的未被硬化的核心(10)处的硬度心在15-30HRC之间。
5.根据权利要求4所述的机械部件(10)，其特征在于所述第一区域(24)从表面(10a，10b, 12a, 12b)延伸至所述表面(10a, 10b, 12a, 12b)以下最多6mm的深度,优选地延伸至所述表面(10a, 10b, 12a, 12b)以下1-4mm的深度。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的机械部件(10)，其特征在于它构成条钢、圆柱、杆、活塞、轴或梁。
7.一种用于将机械部件(10)的表面(10a，10b，12a，12b)的至少一部分(18)表面硬化(10a，10b, 12a，12b)的方法，其特征在于它包括以下步骤:通过感应加热利用电磁感应线圈(14)将表面(10a，10b，12a，12b)的所述至少一部分(18)加热至铁素体/奥氏体转变温度或更高，将所述表面的至少一部分(18)维持在那个温度以容许所述表面(10a, IOb,12a，12b)以下充分的热量传递导致所述至少一部分(18)的充分的奥氏体化，以及将表面(10a，10b，12a，12b)的所述至少一部分(18)淬火以获得穿过表面(10a，10b，12a，12b)的机械部件(10)的截面，所述截面展现出在所述表面(10a, 10b, 12a，12b)处的硬度H<B和在机械部件(10)的未被硬化的核心(IOc)处的硬度，其中所述截面的硬度分布展现出第一区域(24)、第三区域(26)和在所述第一区域和第三区域(26)之间的第二区域(25)，所述第一区域的硬度基本上等于在所述表面(10a，IOb)处的硬度Hwe，所述第三区域的硬度基本上等于在机械部件(10)的未被硬化的核心(IOc)处的硬度心，其中在第一区域中的硬度分布具有平均硬度Y1，在第三区域中的硬度分布具有平均硬度Y3，并且如果在点
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于它包括以下步骤:通过感应加热得用电磁感应线圈(14)将表面(10a, 10b, 12a，12b)的所述至少一部分(18)加热至铁素体/奥氏体转变温度或更高，将所述内表面的至少一部分(18)维持在那个温度以容许表面(10a，10b，12a，12b)以下充分的热量传递导致所述至少一部分(18)的充分的奥氏体化，以及将表面(10a，10b，12a，12b)的所述至少一部分(18)淬火以获得穿过表面(10a，10b，12a，12b)的机械部件(10)的截面，所述截面展现出在所述表面(10a，10b, 12a，12b)处的硬度H<B和在机械部件(10)的未被硬化的核心(IOc)处的硬度心，其中沿所述线所确定的在所述第二区域(25)中的机械部件(10)的硬度以少于每毫米30HRC、少于每毫米25HRC、少于每毫米20HRC或少于每毫米15HRC减少。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于它包括将内表面的所述至少一部分(18)维持在所述温度至少10秒、20秒、30秒、40秒、50秒或更多的步骤。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于所述截面的硬度分布(22)其展现出第一区域(24)、第三区域(26)和在第一区域和第三区域(26)之间的第二区域(25)，所述第一区域的硬度基本上等于在所述表面(10a，10b，12a，12b)处的硬度H#B(1Qa,1(lb,12a,12b)，所述第三区域的硬度基本上等于在机械部件(10)的未被硬化的核心(IOc)处的硬度H 核心(10c)， 在所述第二区域中硬度分布展现出在所述第一区域和第三区域(26)的硬度之间的平滑过渡。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述第一区域(24)从表面(10a，10b，12a, 12b)延伸至所述表面(10a, 10b, 12a, 12b)以下最多6mm的深度,优选地延伸至所述表面(10a, 10b, 12a, 12b)以下 2-4mm 的深度。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其特征在于机械部件(10)构成条钢、圆柱、杆、活塞、轴或梁。
全文摘要
一种具有表面(10a，10b，12a，12b)的机械部件(10)，所述表面的至少一部分(18)已经通过感应加热被表面硬化。穿过所述表面(10a，10b，12a，12b)的机械部件(10)的截面展现出在所述表面(10a，10b)处的硬度H表面和在机械部件(10)的未被硬化的核心(10c)处的硬度H核心。所述截面的硬度分布展现出第一区域(24)、第三区域(26)和在所述第一区域和第三区域(26)之间的第二区域(25)，所述第一区域的硬度基本上等于在所述表面(10a，10b)处的硬度H表面，所述第三区域的硬度基本上等于在机械部件的未被硬化的核心(10c)处的硬度H核心。在第一区域中的硬度分布具有平均硬度Y1，在第三区域中的硬度分布具有平均硬度Y3。如果在点(方程式)和点(方程式)(其中0<k<2)之间在第二区域(25)中的硬度分布上划线，那么沿线确定的在第二区域(25)中的机械部件的硬度以少于每毫米50HRC减少。
文档编号C21D9/00GK103080343SQ201180039147
公开日2013年5月1日 申请日期2011年5月27日 优先权日2010年7月2日
发明者M.伯特舍恩 申请人:Skf公司