专利名称：齿轮钢热处理工艺方法
技术领域：
本发明属于金属材料热处理工艺技术领域。
齿轮是机械设备中的基本零件，齿轮的使用寿命直接影响到机械设备的精度稳定性和安全可靠性。汽车、拖拉机齿轮用钢主要有二大类，含镍和钼的渗碳钢，如15Ni、20CrMo、20CrNiMo等，和不含镍的渗碳钢，如20Cr、20CrMnTi等。国外多采用含镍渗碳钢8620(20CrNiMo)，渗碳后经二次重新淬火，疲劳强度可提高1.8倍左右。国外汽车、拖拉机齿轮使用寿命多在30～50万公里。苏联及我国汽车、拖拉机齿轮多采用无镍渗碳钢(20CrMnTiA)，经碳氮共渗860℃×8小时，降温到810℃油淬，在200℃时回火2小时以上，再经表面喷丸处理，齿轮的使用寿命一般在6～10万公里。近年来我国研究含硼齿轮钢25Mn2TiB，经碳氮共渗热处理后，齿轮使用寿命可达10～15万公里，但齿轮热处理后变形量比20CrMnTi钢几乎增加一倍。
本发明的目的在于节约国际上重要战略物资镍和钼的前提下，通过对最广泛使用的齿轮钢20CrTiA的热处理工艺研究，使其使用寿命接近美国汽车制造协会(SAE)8620(20CrNiMo)钢。
本发明对20CrMnTiA钢制件，先进行碳氮共渗处理，随后进行淬火和回火处理，最后进行喷丸表面强化处理。在一般操作规程下，改变碳氮共渗的时间和温度。由常规860℃×8小时，改为860℃×2小时和830℃×2小时。随后降温至800℃以下进行水淬，并立即在300～200℃时回火1小时，最后进行喷丸强化处理。
美国齿轮制造商协会(AGMA)规定，硬齿面齿轮HRC55～63，采用特殊材料制造时，在寿命为107时的容许弯曲应力为65KSi(相当于45.5kgf/mm2)，经喷丸后，在107次循环下可提高容许弯曲应力45%(即65.98kgf/mm2)，若为一般材料，需乘以系数0.846(即55.82kgf/mm2)。据我国冶金工业出版社，1983年出版的合金钢钢种手册，第一册(p.189～194)记载20CrMnTiA钢，经渗碳淬火回火后的疲劳强度极限
次＝62kgf/mm2。而经本发明处理的20CrMnTi钢，HRC为58～62，
＝64.46kgf/mm2。喷丸强化处理后，在σmax＝105kgf/mm2条件下，其脉冲弯曲疲劳寿命超过500×104次以上而不断。与此同时，耐磨性比常规碳氮共渗的20CrMnTi钢提高三倍。经过本发明方法处理的齿轮具有变形小、耐磨性好和疲劳寿命高的特点。利用本发明可以节能。本发明也可适用于其他耐磨零件如活塞销、凸轮轴、万向节十字头，以及矿山冶金机械中的耐冲击耐磨零件，如电动或风动凿岩机零件的制造。
本发明的实施例如下20CrMnTiA齿轮钢，碳氮共渗860℃×2小时和830℃×2小时，随后800℃以下水淬，并立即在300～200℃回火1小时，最后进行喷丸强化处理。
权利要求
1.齿轮钢热处理工艺方法，属于金属材料热处理工艺技术领域，其中20CrMnTiA齿轮钢需经碳氮共渗、油淬和回火、表面喷丸处理，本发明的特征在于20CrMnTiA钢碳氮共渗860℃×2小时和830℃×2小时，800℃以下水淬，300～200℃时回火1小时，并适用于20CrMnTiA钢制作的各种零件。
全文摘要
齿轮钢热处理工艺方法，属于金属材料热处理工艺技术领域。本发明改变了齿轮钢，主要是20CrMnTiA钢的碳氮共渗温度和时间。经过本发明处理的20CrMnTiA齿轮，具有变形小、耐磨性好和疲劳寿命高的特点。本发明也可适用于其他耐磨零件，以及矿山冶金机械中的耐冲击耐磨零件。
文档编号C21D9/32GK1046353SQ8910541
公开日1990年10月24日 申请日期1989年4月11日 优先权日1989年4月11日
发明者陈天雄 申请人:东南大学