专利名称:高碳钢的强韧化的制作方法
本发明系金属材料及其热处理专业内以高碳钢强韧化工艺方法制造齿轮和类似齿轮失效方式的结构件。
〔对于本发明的理解和文献摘录〕鉴于齿轮制造中选用中碳钢正火、中碳结构钢调质、低碳或低碳合金钢渗碳或碳氮共渗表面硬化、中碳结构钢调质后感应淬火或火焰加热表面淬火的现有技术(摘自国际标准化组织、美国齿轮制造商协会《齿轮材料热处理标准》，《著名齿轮专家温特尔教授访华讲学讲义》)，鉴于高碳钢超细化整体淬火后，缺乏齿轮所要求的心部韧性而不能用于齿轮制造的现有技术(摘《美国专利3337376，1976》;李冬贵《金属热处理》1981.1，第28～32页;李超《金属热处理》1979.3第25～34页;李冬贵《内蒙古机械》1980.2第1～8页;戚正风等《金属热处理》1983.10第41～46)，也鉴于当今世界，人们每天都以大量的人力、物力和财力研究齿轮热处理工艺的事实，本发明以高碳钢超化予备处理或调质热处理获得齿轮所要求的心部硬度以及强韧性良好的粒状回火索氏体组织，通过高频电流直接加热表面自冷硬化而获得化学热处理所难以得到的超细淬火组织的高碳钢强韧化工艺。对齿轮进行热处理，使其具有优异的强韧性、耐磨性和接触疲劳抗力。
本发明不需要化学热处理所必备的复杂而昂贵的工艺设备，工艺简单、节省能源、服役性能优异、可以使齿轮制造的现实成本降低约50%。
〔本发明的目的〕用于制造齿轮和类似齿轮失效方式的结构件，取代工艺和设备复杂的渗碳、碳氮共渗等化学热处理工艺，取得齿轮等结构件采用现有热处理工艺所难以获得或根本不能获得的技术和经济效益。
〔本发明的内容〕以T10A、T12A、9CrSi、GCr15、CrWMn高碳钢锻成齿轮毛坯，按心部硬度要求调质热处理，选用高切削效率的齿轮成型刀具加工成齿轮，按齿轮精度和光洁度要求，决定精加工工序然后，以一对外径等于齿轮顶圆直径，内径等于齿轮根圆直径减最佳硬化层深度2倍的环形电极极板和增大了输出变压比的高频淬火加热炉的输出端用汇流板或电缆连接，然后把齿轮夹在电极之间。以电极的外圆和齿轮顶圆重合，以齿轮端面和极板的接触良好为宜。根据齿轮的最佳硬化层深度选择适当的电流频率，根据齿面电阻选择电流强度，并通过实验确定加热时间，以保证硬化层深度和必要的加热温度。由于高频电流的趋肤效应，高频电流按频率而透入一定的深度，依靠高频电流透入深度内的齿轮材料的电阻发热，从而使齿轮获得一定深度并均匀分布的加热层，根据齿轮材料的淬透性，可采取自冷淬火或吹压缩空气、或采用其它介质辅助冷却。
上述过程中，在齿轮加工成形之后，如对硬化层的均匀性要求不严，也可以采用高频感应加热或其它表面加热淬火。
本发明也适用于制造类似齿轮失效形式的其它结构件。
〔本发明与现有技术比较所具有的优点〕1)齿轮热处理的工艺时间缩短到渗碳、氮化、碳氮共渗的几十分之一至几千分之一(随硬化层深的要求和工艺方法不同而有差别)2)无需渗碳热处理所要求的昂贵而复杂的设备(可控气热处理炉、运载气发生炉、原料气的贮存和运输设备、碳势测量与控制装置等)以及安装设备的建筑面积3)齿轮成本约可降低50%，我国的工业齿轮产量70年代初约20万吨/年，现按40万吨/年、1万元/吨计算其成本，则每年可节省齿轮制造成本费约20亿元;4)有利于提高齿轮服役性能。
〔实现本发明的最好方式〕高碳钢锻成齿轮毛坯，利用锻造余热在齿轮钢种的等温淬火温度的盐浴槽中等温淬火，该盐槽应定期使用与盐槽内部尺寸相近的铁丝网的框清理氧化皮，然后，按心部硬度的要求选择适当的温度高温回火，当齿轮心部硬度要求大于HRC37时，选用硬面齿轮滚刀加工成型，根据齿轮精度要求决定是否磨齿，最后，以高频电流直接加热自冷淬火而获得均匀的硬化层深度，并可较好地保持热处理前的齿轮精度。如果对齿轮的硬化层深分布均匀性要求不十分严格，也可采取其它加热形式的表面硬化方式，如感应加热及其随后的淬火。
权利要求
1.高碳钢齿轮的一种强韧化工艺方法其特征用高碳钢制造齿轮及其类似齿轮失效形式的结构件。按心部硬度要求对齿轮及类似齿轮失效的结构件超细化予处理或调质热处理，按齿轮硬化层的要求进行高频加热表面淬火。
2.一种高碳钢强韧化处理的齿轮和类似齿轮失效的结构件，其特征是高碳钢制造的齿轮或类似齿轮失效的结构件。心部为颗粒状的回火索氏体，在铁素体的基体上分布有弥散的颗粒状的碳化物的组织，表面硬化层是超细的马氏体和粒状碳化物均匀混合的双细化淬火组织。
3.一种高频电流直接加热的方法用高频电流的趋肤效应进行表面加热。其特征是高频电流直接通过电极连接的工件表面进行表面加热。
4.一种高频加热设备一台产生高频电流的设备其特征是带有一台能输出低电压大电流的可调式高频变压器，用电缆或汇流板连接该变压器的输出端和与工件良好接触的电极。
专利摘要
本发明是金属材料及其热处理专业内以高碳钢的强韧化工艺方法制造齿轮和类似齿轮失效形式的结构件。
文档编号C21D9/32GK85102309SQ85102309
公开日1986年7月23日 申请日期1985年4月1日
发明者李冬贵 申请人:李冬贵导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan