齿轮室退火工艺的制作方法

本发明涉及金属材料的热处理工艺，具体涉及利用罩式退火炉处理齿轮室。

背景技术：

现有的齿轮室退火处理工艺包括真空退火或无惰性气体保护退火。jp9-217157公开一种真空退火工艺：首先将退火炉抽真空，然后加热至400℃以上至退火温度以下，接着在充入高纯度氮气的情况下加热至500～600℃并保温。在相对真空状态下，炉内仍存在有害气氛，氮气也对退火后的齿轮室表面质量产生不利影响。真空退火工艺对设备的要求高，安全性较低，不适于大卷重齿轮室的退火。无惰性气体保护退火在开放环境中进行，退火后的齿轮室表面有氧化层，质量差，退火后需要清理氧化层，既增加材料消耗和工作量，又降低生产效率。因此，人们期望对上述现有的齿轮室退火工艺加以改进。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种齿轮室退火工艺，借此改善退火后的齿轮室表面质量，取消退火后的氧化层清理作业，提高产品质量，降低能耗和材料损耗，提高生产效率。

为实现该目的，本发明提供一种齿轮室退火工艺，包括：

a、将齿轮室放入退火炉；

b、在用惰性气体置换炉内气体至炉内压力为5000～10000pa正压的同时，以65～70℃/小时的加热速度将齿轮室加热至550±25℃并保温4～5小时；

c、在保持炉内压力5000～10000pa的条件下，以25～30℃/小时的冷却速度随炉冷却到350℃～380℃，再以35～40℃/小时的速度随炉冷却到200℃以下然后进行空冷；

d、最后将齿轮室出炉。

作为优选，在上述的齿轮室退火工艺中，在步骤b之前，先用氮气吹扫退火炉15～30分钟以置换炉内气氛，和/或在步骤c的冷却过程中，用氮气吹扫炉内15～30分钟。在这里，冷却过程中的氮气吹扫最好在齿轮室快达到出炉温度时进行，这样做是为了置换炉内气氛。在加热过程中先吹扫氮气主要是为了节省惰性气体的消耗量。

作为优选，本发明采用罩式退火炉执行上述退火工艺，其包括内罩、活动的加热罩和活动的冷却罩，在步骤a中，齿轮室被吊放入内罩，在步骤b中，先用加热罩将齿轮室加热到450℃并保温1～2小时，接着用加热罩继续将齿轮室加热至550℃并保温，在步骤c的冷却过程中，在加热罩于内罩的情况下先进行带加热罩冷却，接着用冷却罩将齿轮室冷却至出炉温度。

作为优选，为保持炉内惰性气体压力处于规定水平，优选在步骤b的加热和保温过程中始终以20～30m³/小时的流量向炉内通入惰性气体如氩气。这样，尽管在加热和保温过程中可能出现炉内气体泄漏，但上述保压措施可保证炉内压力符合规定水平，由此获得良好的齿轮室质量。

作为优选，在步骤c中，为保持炉内压力5000～10000pa，以1m³/小时至20m³/小时的流量将惰性气体通入退火炉例如罩式退火炉的内罩，由此保证炉内压力符合规定水平，进而获得良好的齿轮室质量。

作为优选，根据本发明的齿轮室退火工艺，在上述冷却过程中可先对齿轮室进行缓冷，然后将齿轮室快速冷却至出炉温度，这样可防止齿轮室的退火粘结。缓冷可采用25℃/小时的冷却速度和8小时的冷却时间。当用上述罩式退火炉执行退火工艺时，在上述冷却过程中，在加热罩仍罩于内罩的情况下先进行带加热罩冷却，然后用冷却罩将齿轮室冷却至出炉温度。本发明的退火工艺可以采用其它类型的退火炉来实施。

作为优选，根据本发明的退火工艺优选用于用罩式退火炉对齿轮室进行退火处理。

作为优选，在步骤b中，将惰性气体通入退火炉可与加热升温同时进行，或者可先通入惰性气体，然后进行加热升温。或者，在惰性气体通入尚未结束时，就可进行加热升温。在步骤c中优选25℃/小时的冷却速度进行缓冷8个小时，然后采用35℃/小时的冷却速度进行急冷5个小时。

作为优选，从步骤b起至齿轮室出炉，退火炉中最好始终存在惰性气体以保护齿轮室。尤其在惰性气体置换后，炉内压力可始终保持10000pa。为此，优选在气体置换后至出炉前的各步骤中补入惰性气体。

作为优选，本发明的齿轮室退火工艺优选采用罩式退火炉，其特点是包括可用液压脚压紧的可打开式内罩、活动的加热罩和活动的冷却罩，加热罩配设有烧嘴，用于根据由退火炉中的温度传感器如热电偶测定的温度实施退火温度控制。当然，本发明也可采用其它类型的退火炉。

作为优选，在上述齿轮室退火工艺中，优选采用纯度大于95％至99.999％的氩气作为惰性气体。如果氩气纯度低于或等于95％，则可能因其中掺杂有氧气而对退火后的齿轮室表面质量产生不利影响。从经济性出发，氩气纯度不宜过高，因此选择99.999％作为上限。优选纯度为99.9％以上的氩气。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的齿轮室退火工艺的罩式退火炉的示意图；

图2为本发明的实施例的齿轮室退火工艺曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种齿轮室退火工艺，其可用罩式退火炉来实施，所述罩式退火炉包括可打开的内罩1、活动的加热罩和活动的冷却罩，加热罩配有多个烧嘴，用于根据由退火炉中的温度传感器如热电偶所测的温度来加热被放入内罩的齿轮室(图中未标示)。

参见图2所示，本发明的齿轮室退火工艺包括：将齿轮室放入退火炉；用惰性气体2置换炉内气氛至炉内压力为50000pa正压，以65～70℃/小时的加热速度将齿轮室加热至550±25℃并保温4～5小时；在保持炉内压力50000pa的条件下，以25～30℃/小时的速度随炉冷却到350℃，再以35～40℃/小时的速度随炉冷却到200℃以下空冷；最后将齿轮室出炉。在上述的加热和保温过程以及冷却过程中保持炉内惰性气体压力处于规定水平是有利的，借此能改善退火产品的表面质量。

下面结合本发明退火工艺的多个实施例来具体描述本发明的实施例。

实施例1：

本发明所述的齿轮室退火工艺的实施例1包括：用常规的化学方法清洗齿轮室的表面，以对其表面进行抛光处理；将经过抛光处理的齿轮室放入退火炉；用氮气吹扫炉内15分钟，以置换炉内空气；氮气吹扫后，用纯度为99.99％的氩气彻底置换炉内气氛，至炉内压力为5000pa正压，在置换的同时，以70℃/小时的加热速度将齿轮室加热到550℃并保温4小时；在保持炉内压力5000pa的条件下，再以25℃/小时的速度随炉冷却到350℃，再以35℃/小时的速度随炉冷却到200℃以下空冷；在冷却阶段的末尾，用氮气吹扫炉内15分钟；将齿轮室出炉。

经过退火处理的齿轮室可被直接送往后道加工工序，无需进一步清理齿轮室表面。

实施例2：

:本发明所述的齿轮室退火工艺的实施例2包括：用常规的化学方法清洗齿轮室，以对其表面进行抛光处理；将经过抛光处理的齿轮室放入退火炉；用氮气吹扫炉内30分钟，以置换炉内气氛；氮气吹扫后，用99.999％的氩气彻底置换炉内气氛，至炉内压力为10000pa正压，以65℃/小时的加热速度将齿轮室加热到525℃并保温5小时；在保持炉内压力10000pa的条件下，再以30℃/小时的速度随炉冷却到380℃，再以35℃/小时的速度随炉冷却到200℃以下在进行空冷；在上述加热和保温过程中均以30m³/h的流量通入上述氩气，在冷却过程中以4m³/h的流量用氩气对齿轮室进行保护冷却；在冷却阶段的末尾，用氮气吹扫炉内45分钟；将齿轮室出炉。

参见图2所示，为本发明实施例的退火工艺曲线，经过退火处理的齿轮室可被直接送往后道加工工序，无需进一步清理齿轮室表面。

实施例3：

本发明的齿轮室退火工艺的实施例3包括：将齿轮室放入退火炉；用氮气吹扫退火炉内部20分钟，以置换炉内空气；氮气吹扫后，用99.99％的氩气彻底置换炉内气氛，至炉内压力为8000pa正压，在置换的同时，以100℃/小时的加热速度将齿轮室加热到400℃并保温2小时，接着以68℃/小时的加热速度加热到575℃并保温4小时；在保持炉内压力8000pa的条件下，再以27℃/小时的速度随炉冷却到360℃，再以40℃/小时的速度随炉冷却到200℃以下在进行空冷；在冷却阶段的末尾，用氮气吹扫炉内30分钟；将齿轮室出炉。经过退火处理的齿轮室随后可被直接送往后道加工工序，无需进一步清理齿轮室表面。

在上述实施例中，在加热前用氮气吹扫主要是为了节省氩气消耗，而冷却阶段的末尾用氮气吹扫主要是为了置换炉内气氛。

在用加热罩进行加热和保温的罩式退火炉中，可设置热电偶，加热罩上的烧嘴可根据由此测得的温度来控制退火温度。在本发明的退火工艺中，最好在上述的加热、保温和冷却过程中始终保持炉内压力为5000-10000pa正压，为此在上述各步骤中根据需要和实际情况给炉补内充惰性气体，由此获得更好的齿轮室质量，惰性气体的补入流量可视情况而定。在采用带加热罩冷却的退火工艺中，冷却速度和时间的选择可以视装炉量、板卷材质、形态和性能等因素而定。

与现有技术相比，本发明具有下列优点和效果：与无惰性气体保护退火相比，通过保持炉内正压，在减少惰性气体消耗的同时，避免由密封、泄漏、破损等原因造成的外界空气进入炉内而使齿轮室与空气中的o、h、n等元素反应，由此可使退火后的齿轮室表面无氧化层，能直接送入下道工序，不仅省略了常规退火后的酸洗工序、氧化层机械修磨并由此提高工作效率、降低生产成本和能耗、减少环境污染，而且从根本上解决了现有技术中存在的、因表面污染层而导致产品理化性能变差、硬度增加、塑性和弹性降低、脆性增大等问题。本发明还具有工艺简单、流程短、操作方便、控制容易等优点。与真空退火相比，可简化操作流程，降低设备要求，降低操作难度，提高生产过程的安全性，避免现有齿轮室退火所存在的粘结问题，可使退火后的齿轮室产品理化性能满足产品标准要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。