一种齿轮钢带状组织的控制工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种齿轮钢带状组织的控制工艺，属于金属材料制造领域，其包括步骤：a、下料，截取钢坯；b、分段加热，将所述钢坯进行分段加热，第一次加热：装炉炉温小于600℃，预热3.5小时以上；第二次加热：以小于200℃/h的速度加热到850℃，等温1小时；第三次加热：以小于200℃/h的速度加热到1240℃，保温15小时；c、第一次锻造，将所述钢坯进行镦粗、拔长、镦粗，开锻温度低于1220℃，终锻温度控制在850～900℃；d、第二次锻造，将所述钢坯进行拔长、分料成型，开锻温度低于1220℃，终锻温度控制在850～900℃；e、锻后冷却，进行扩氢退火。本发明的齿轮钢带状组织的控制工艺，能够有效地对钢坯的成份进行均匀化，提高其带状组织≤2级的合格率。
【专利说明】
一种齿轮钢带状组织的控制工艺
技术领域
[0001]本发明涉及金属材料制造领域，特别是涉及一种齿轮钢带状组织的控制工艺。【背景技术】
[0002]齿轮轴锻件，是风力发电齿轮箱的主要构件，技术要求比较高。其中常用的齿轮轴锻件材料为18CrNiMo7-6,其要求带状组织彡2级。18CrNiMo7-6为德国牌号，原牌号为 17CrNiMo6，随着减速器机械行业和风电行业、高铁行业的迅猛发展，18CrNiMo7-6作为齿轮或齿轮轴关键件的主导应用材料，为确保其产品的高效性、安全性运行，用户对材料质量技术指标不断提出新的要求，为减少大型齿轮变形，锻件淬透性带宽由原来的7HRC缩小为 5HRC，并提出带状组织的要求。
[0003]通常，18CrNiM〇7-6齿轮轴锻件的原材料冶炼方法是电弧炉(EF)+炉外精炼(LF) + 真空脱气(VD)，其材料偏析比较严重，按照传统的锻造工艺进行热处理时，在锻造退火后按 GB/T13299-1991检验，带状组织达到3级，超过带状组织彡2级的要求，经常出现批量不合格而报废。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是提供一种齿轮钢带状组织的控制工艺，能够有效地对钢坯的成份进行均匀化，提高其带状组织<2级的合格率。
[0005]特别地，本发明提供了一种齿轮钢带状组织的控制工艺，包括以下步骤:
[0006]a、下料，截取钢坯；
[0007]b、分段加热，将所述钢坯进行分段加热，第一次加热:装炉炉温小于600°C，预热 3.5小时以上;第二次加热:以小于200°C/h的速度加热到850°C，等温1小时;第三次加热:以小于200°C/h的速度加热到1240°C，保温15小时；
[0008]C、第一次锻造，将所述钢坯进行镦粗、拔长、镦粗，开锻温度低于1220°c，终锻温度控制在850?900 °C;
[0009]d、第二次锻造，将所述钢坯进行拔长、分料成型，开锻温度低于1220°C，终锻温度控制在850?900 °C;
[0010]e、锻后冷却，采用先空冷，然后砂冷的方法进行扩氢退火。[〇〇11 ] 进一步地，所述步骤a中选用18CrNiMo7_6钢材。
[0012]进一步地，所述截取钢坯的重量根据锻件所需的重量和火耗确定。
[0013]进一步地，所述步骤b中进行分段加热选用天然气炉。
[0014]进一步地，所述步骤e中扩氢退火是防止锻造钢件组织中出现白点类氢脆而进行的退火工艺。
[0015]本发明提供的一种齿轮钢带状组织的控制工艺，通过分段加热、第一次锻造、第二次锻造、锻后冷却的工艺步骤进行热处理后，在锻造加热到1240°C时保温15小时，均匀化了材料的成份偏析，避免了在锻造过程中形成带状组织，锻件质量符合要求，提高其带状组织<2级的合格率。【附图说明】
[0016]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。 附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中:
[0017]图1是根据本发明一个实施例的一种齿轮钢带状组织的控制工艺的流程示意图；
[0018]图2是根据本发明一个实施例的一种齿轮钢带状组织的控制工艺形成的带状组织的显微组织图。【具体实施方式】
[0019]图1是根据本发明一个实施例的一种齿轮钢带状组织的控制工艺的流程示意图。 如图1所示，本发明提供了一种齿轮钢带状组织的控制工艺，包括以下步骤:
[0020]a、下料，截取钢坯；
[0021]b、分段加热，将所述钢坯进行分段加热，第一次加热:装炉炉温小于600 °C，预热 3.5小时以上;第二次加热:以小于200°C/h的速度加热到850°C，等温1小时;第三次加热:以小于200°C/h的速度加热到1240°C，保温15小时；[〇〇22] c、第一次锻造，将所述钢坯进行镦粗、拔长、镦粗，开锻温度低于1220°C，终锻温度控制在850?900 °C;[〇〇23] d、第二次锻造，将所述钢坯进行拔长、分料成型，开锻温度低于1220°C，终锻温度控制在850?900 °C;
[0024] e、锻后冷却，采用先空冷，然后砂冷的方法进行扩氢退火。[〇〇25] 具体地，在步骤a中选用18CrNiMo7_6钢材。在步骤a中所述截取钢坯的重量根据锻件所需的重量和火耗确定，根据齿轮轴的型号不同，下料重量按锻造工艺执行。在所述步骤 b中进行分段加热可以使用本领域技术人员常用的加热炉进行加热保温处理，优选为选用天然气炉进行加热保温处理。在步骤c和步骤d中锻造过程分为两火，第一火镦粗、拔长、镦粗;第二火拔长、分料成型，始锻温度低于1220°C，终锻温度控制在850?900°C。在步骤e中扩氢退火是防止锻造钢件组织中出现白点类氢脆而进行的退火工艺。扩氢退火常用的工艺有中温退火和真空退火两种方法，在本发明的齿轮钢带状组织的控制工艺中，可以采用本领域技术人员常用的扩氢退火方法，以能够达到防止锻造钢件组织中出现白点类氢脆即可，在此不做过多赘述。[〇〇26] 对于18CrNiM〇7-6钢，处理退火工艺的难点在于即要保证获得F+P(F为铁素体，P是珠光体)，同时还要必须保证具有去氢功能;化学成分设计的难点在于即要保证晶粒度及晶粒度耐久性，同时还要必须保证窄淬透性带，并且晶粒度及晶粒度耐久性还取决于终锻温度的控制。
[0027]本发明的齿轮钢带状组织的控制工艺，通过分段加热、第一次锻造、第二次锻造、 锻后冷却的工艺步骤进行热处理后，在锻造加热到1240°C时保温15小时，均匀化了材料的成份偏析，避免了在锻造过程中形成带状组织，锻件质量符合要求，提高其带状组织<2级的合格率。
[0028]在一个具体的实施方式中，以18CrNiM〇7-6风电齿轮轴锻造为例，包括以下工序: [〇〇29](1)原材料选用18CrNiM〇7-6钢锭开坯料，开坯锻造比大于3，锯床下料按锻件重量和火耗，根据齿轮轴的型号不同，下料重量按锻造工艺执行；
[0030](2)18CrNiMo7-6钢坯在天然气炉进行加热，采用分段加热，第一次加热:装炉炉温小于600°C，预热3.5小时以上；第二次加热:以小于2001€/11的速度加热到850°(:，等温1小时;第三次加热:以小于200°C/h的速度加热到1240°C，保温15小时后锻造；[0031 ](3)锻造过程分两火，第一火镦粗、拔长、镦粗;第二火拔长、分料成型，始锻温度低于1220°C，终锻温度控制在850?900°C ;
[0032](4)锻后冷却采用先空冷，然后砂冷的方法进行扩氢退火。
[0033]图2是根据本发明一个实施例的一种齿轮钢带状组织的控制工艺形成的带状组织的显微组织图。如图2所示，即为经过以上工序进行其带状组织改善的锻造工艺后，得到的 18CrNiMo7-6风电齿轮轴的带状组织100倍放大的显微组织图。从图2中可以看出按照GB/ T13299-1991检验，其带状组织达到1级标准，符合带状组织<2级的要求。
[0034]本发明的齿轮钢带状组织的控制工艺，通过分段加热、第一次锻造、第二次锻造、 锻后冷却的工艺步骤进行热处理后，在锻造加热到1240°C时保温15小时，均匀化了材料的成份偏析，避免了在锻造过程中形成带状组织，锻件质量符合要求，提高其带状组织<2级的合格率。
[0035]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
【主权项】
1.一种齿轮钢带状组织的控制工艺，其特征在于，包括以下步骤:a、下料，截取钢坯；b、分段加热，将所述钢坯进行分段加热，第一次加热:装炉炉温小于600°C，预热3.5小 时以上；第二次加热:以小于200°C/h的速度加热到850°C，等温1小时；第三次加热:以小于 200°C/h的速度加热到1240°C，保温15小时；c、第一次锻造，将所述钢坯进行镦粗、拔长、镦粗，开锻温度低于1220°C，终锻温度控制 在850 ?900°C;d、第二次锻造，将所述钢坯进行拔长、分料成型，开锻温度低于1220°C，终锻温度控制 在850 ?900°C;e、锻后冷却，采用先空冷，然后砂冷的方法进行扩氢退火。2.根据权利要求1所述的齿轮钢带状组织的控制工艺，其特征在于，所述步骤a中选用 18CrNiMo7-6 钢材。3.根据权利要求1或2所述的齿轮钢带状组织的控制工艺，其特征在于，所述截取钢坯 的重量根据锻件所需的重量和火耗确定。4.根据权利要求1所述的齿轮钢带状组织的控制工艺，其特征在于，所述步骤b中进行 分段加热选用天然气炉。5.根据权利要求1-4中任一项所述的齿轮钢带状组织的控制工艺，其特征在于，所述步 骤e中扩氢退火是防止锻造钢件组织中出现白点类氢脆而进行的退火工艺。
【文档编号】C21D8/00GK105969962SQ201610387104
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】徐文博, 闫来平
【申请人】溧阳市金昆锻压有限公司