一种用于超低温服役的柔轮高强韧材料及其热处理工艺的制作方法

本发明涉及柔性齿轮，尤其涉及一种柔轮用材料及其热处理工艺。

背景技术：

1、谐波减速器因为其独特的优势，应用从最初的航空航天领域逐渐延伸至工业机器人、医疗器械、通讯设备等民用领域。柔轮是谐波减速器的关键件，承受较大的交变载荷，对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理要求较高，而在深空探测的超低温服役环境下，柔轮材料极易因为冲击韧性不足导致断裂。目前我国自主研发的柔轮负载工作最低温度已经达到了-60℃，最低储存温度已经达到了-120℃，足以应对近地卫星和月球探测等工作环境。但面对深空探测服役更加的严酷的太空环境，寻求一种超低温服役环境下高强度、高韧性协同匹配的柔轮材料及其热处理工艺，实现-120℃超低温服役环境下柔轮高品质、长寿命工作是目前亟待解决的研究目标。

技术实现思路

1、针对上述技术背景中国内超低温柔轮技术领域的空白，提供一种用于超低温服役的柔轮高强韧材料及其热处理工艺。该工艺能够使柔轮～120℃下，屈服强度达到900～1100mpa，抗拉强度达到1100mpa～1300mpa，冲击功达到60～100j，实现了超低温服役环境下高强度、高韧性的协同匹配。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种用于超低温服役的柔轮高强韧材料及其热处理工艺所采用的方案包括以下步骤：

3、(1)准备柔轮材料：所述柔轮材料化学成分按质量百分比含量包括：c：0.38％～0.48％、si：0.20％～0.30％、mn：0.65％～0.75％、ni：1.75％～2.15％、cr：0.7％～1.1％、mo：0.15％～0.35％、p≤0.035、s≤0.025，余料为fe。

4、(2)一次淬火：将柔轮材料以20～30℃/min的速度加热到800℃～900℃保温100-200min，油基淬火液冷却至室温(此处室温为25℃)。

5、(3)二次淬火：将柔轮材料以20～30℃/min的速度加热到800℃～900℃保温100-200min，油基淬火液冷却至室温(此处室温为25℃)。

6、(4)回火：将柔轮材料以20～30℃/min的速度加热到600℃～700℃保温100-200h，空冷至室温(此处室温为25℃)。

技术特征：

1.一种用于超低温服役的柔轮高强韧材料的热处理工艺，该热处理工艺是实现柔轮超低温强度韧性协同匹配的综合性能的热处理工艺；其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于超低温服役的柔轮高强韧材料的热处理工艺，其特征在于：柔轮材料的化学成分按质量百分比含量包括：c：0.38％～0.48％、si：0.20％～0.30％、mn：0.65％～0.75％、ni：1.75％～2.15％、cr：0.7％～1.1％、mo：0.15％～0.35％、p≤0.035、s≤0.025，余料为fe。

3.根据权利要求1所述的一种实现柔轮超低温强度韧性协同匹配的综合性能的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)、(2)、(3)中加热方式为电炉加热，升温速度为20～30℃/min。

4.根据权利要求1所述的一种用于超低温服役的柔轮高强韧材料的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)、(2)中冷却液选用油基淬火液。

5.根据权利要求1所述的一种用于超低温服役的柔轮高强韧材料的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)、(2)中淬火温度为840～860℃，保温时间为100-150min。

6.根据权利要求1所述的一种用于超低温服役的柔轮高强韧材料的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)中回火温度为610～680℃，保温时间为180-240min。

7.根据权利要求1所述的一种用于超低温服役的柔轮高强韧材料的热处理工艺，其特征在于：所述柔轮材料～120℃下，屈服强度900～1100mpa，抗拉强度1100mpa～1300mpa，冲击功60～100j。

技术总结
本发明公开了一种用于超低温服役的柔轮高强韧材料及其热处理工艺，所述柔轮用材料的化学成分按质量百分比含量包括：C：0.38％～0.48％、Si：0.20％～0.30％、Mn：0.65％～0.75％、Ni：1.75％～2.15％、Cr：0.7％～1.1％、Mo：0.15％～0.35％、P≤0.035、S≤0.025，余料为Fe。热处理工艺依次包括以下步骤：一次淬火，将柔轮材料加热到800℃～900℃保温100‑200min，油基淬火液冷却至室温→二次淬火，将柔轮材料加热到800℃～900℃保温100‑200min，油基淬火液冷却至室温→回火，将柔轮材料加热到600℃～700℃保温150‑300min，空冷至室温。本发明热处理工艺在传统调质工艺基础上进行改进，在淬火和回火之间加入二次淬火工艺，细化晶粒，使柔轮材料获得了～120℃服役温度下，屈服强度达到900～1100MPa，抗拉强度达到1100MPa～1300MPa，冲击功达到60～100J的超低温高强度与高韧性协同匹配的良好综合性能。

技术研发人员：杨国强,刘钊,赵亮,张朝磊,闫建升
受保护的技术使用者：北京中技克美谐波传动股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21