控制渗碳硼钢变形的热处理工艺探索

第2期汽齿科技2013住控制渗碳硼钢变形的热处理工艺探索朱永新我厂新开发的ZF6HP项目，对齿轮的精度要求极高，尤其对齿向的形状有特殊要求，产品在交样时由于齿向的S型，而未得到外方的认可。我们通过对热处理工艺、工装等方面的改进，特别是采用了中间冷却两次加热的渗碳、淬火工艺，基本解决了齿向S型的变形问题，有效改善了齿轮变形。1变形原因分析11产品结构的影响该零件两端均挖有沉孔，且壁厚不一致，最薄处零件壁厚不足2MLN，造成淬火时两端收口002003MM，造成齿向扭曲，是产生齿向S型的主要原因。一一38。一LT_L_、JLLL图1零件示意图12材料的影响该零件使用的材料为ZF7B材料成分见表1，属含硼渗碳钢。硼对钢的影响主要是提高淬透性，只需加入极微的量就会有明显的影响。淬透性的提高与加入硼的量成正比，但含量超过一定数量后约O0003，淬透性保持不变。硼含量超过00030006后，淬透性反而有所下降。表1牌号和化学成分、VT牌号CSIMNCRPSNIBA101511010000200001O02ZF7B030500250_300_201401_3000350003005允许偏差士001O02士004士O050005士0005003士00003土0005由于微量的硼在钢中能有效增加淬透性，因此可以节约其它合金元素的使用。硼钢零件热处理后变形较大，硼钢的淬透性不稳定，是影响变形的一个重要原因。采用分级淬火和碳氮共渗工艺，对解决齿轮变形有一定的作用。2汽齿科技2013往2热处理工艺简述21热处理技术要求表面硬度670HV5齿根心部硬度NMM900硬化层深610HVI0204MRN其他要求按ZFN143执行22热处理工艺分析普通不含硼的钢，在提高奥氏体化温度时，淬透性增加；含硼的钢，当奥氏体化温度过高时，淬透性将降低，甚至会低于不含硼的钢。当温度降低并保持足够的时间，或者重新加热，淬透性有恢复。硼含量不同，出现最高淬透性的温度也不完全一致，硼含量00003时，870880C淬透性较高，含硼量0006时，900C左右的淬透性较高。考虑到硼对加热温度的敏感性及对淬透性的影响，渗碳时选择较低的加热温度，采用碳氮共渗工艺870C渗碳，降温至820C，保温后淬火。零件采用平装，沉孔壁较厚面向下放置。淬火介质为HOUGHTON分级淬火油355油，淬火采用较低的油池搅拌速度。试验结果齿向存在较严重的S型见图2改进前，依靠热前剃齿刀无法修正。改进前齿向改进后齿向图2齿向测量报告3改进工艺方案31热处理工装改进一方面，考虑到零件结构对变形的影响，我们首先从热用工装上加以改进。内花键增加套管，加大蓄热量，减缓冷却速度。另一方面，渗碳温度降低至860，继续降低零件的淬火温度，降低至790C淬火，减小淬火时的热应力。试验结果大部分齿向S型严重程度有所改善；少部分零件的变形与之前无明显提高；金相无明显差异，但齿轮心部有少量F析出。降低渗碳及淬火温度对减小热应力，改善变形起到了一定作用。但是，继续降低渗碳温度会大大延长渗碳的时间；F的出现，使淬火温度进一步下降也失去了可能。32淬火工艺改进硼增加淬透性的原因是当奥氏体分解时硼由间隙位置进入节点位置，增加了体积应力，相应增加了相变自由能，推迟相变的时间，硼在奥氏体时主要占据晶界处缺陷位置，当奥氏体温