20CrMnTi热处理工艺-
- 格式：doc
- 大小：64.50 KB
- 文档页数：19
20CrMnTi 齿轮钢的热处理工艺
1.前言
1.120CrMnTi钢概述
20CrMnTi是低碳合金钢,该钢具有较高的机械性能,零件表面渗碳0.7-1.1mm。在渗碳淬火低温回火后,表面硬度为58-62HRC,心部硬度为30-45HRC。20CrMnTi的工艺性能较好,锻造后以正火来改善其切削加工性。此外,20CrMnTi 还具有较好的淬透性,由于合金元素钛的影响,对过热不敏感,故在渗碳后可直接降温淬火。且渗碳速度较快,过渡层较均匀,渗碳淬火后变形小。适合于制造承受高速中载及冲击、摩擦的重要零件,因此根据齿轮的工作条件选用20CrMnTi 钢是比较合适的。经过910-940℃渗碳,870℃淬火,180-200℃回火后机械性能的抗拉强度≥1100Mpa、屈服强度≥850Mpa、延伸率≥10%、断面收缩率≥45%,冲击韧性≥680,硬度为58-62HRC。
20CrMnTi合金成分表1.1
C Si Mn Cr S P Ni Cu Ti
0.17~0.230.17~0.370.80~1.10 1.00~1.30≤0.035≤0.035≤0.030≤0.0300.04~0.10
1.220CrMnTi泵体齿轮的的工艺流程:
1.320CrMnTi钢常见的热处理工艺
表1.2 20CrMnTi钢常见的热处理工艺表
热处理工
艺工艺参数硬度要
求
工艺特点 完全退火加热860~880℃,保温,炉
冷
≤
217HB
S
消除残余应力,降低硬度
正火加热920~950℃,保温,空
冷156~2
07HBS
加热温度在Ac3825℃线之上,细化晶
粒,消除组织缺陷,以获得珠光体+少
量铁素体组织
淬火加热860~900℃,保温,油
冷48~54
HRC
淬火温度高,淬透性中等,变形较大,
硬度不高,耐磨性差
回火加热500~650℃,保温2h,
油冷30~36 HRC
回火索氏体组织
下料锻造正火清洗淬火回火
加工渗碳
包装
清洗检验
气体渗碳 加热900~920℃,以0.15~0.2mm/h 计保温时间 加热温度不超过920℃,以避免晶粒长
大
渗碳后淬火与 回火
淬火:加热820~850℃,保温后油冷 60~63HRC 心部保持良好韧性的同时,表层获得高的强度、硬度、耐磨性与耐蚀性 回火:加热180~200℃,保温2h ,空冷 表:56~62
HRC
心:
35~40HRC
气体碳氮共渗 共渗温度840~860℃,出炉油冷 60~65HRC 心部保持良好韧性的同时,表层获得高的强度、硬度、耐磨性与耐蚀性 回火温度160~180℃,出炉空冷
表:58~62
HRC
心: 35~40
HRC
固体渗硼 渗硼温度900℃,保温4h ,油冷(渗硼剂:85%SiC+10%B4C+5%KBF4 。
渗层
0.115~0.139mm 1689~1789
HV0.1
表面形成高硬度的硼化物层而心部为
淬火组织
1.4 20CrMnTi 钢的相变点/℃
钢号 Ac1 Ac3 Ar1
20CrMnTi 730 820 690
1.5 热处理的总工艺曲线
热处理总工艺曲线
2. 20CrMnTi 齿轮正火处理工艺
2.1正火目的
细化晶粒,消除组织缺陷,以获得珠光体+铁素体组织。并使加工硬度适中,有利于切削。
2.2正火设备
选用RX3箱式电炉参数见表2.1
表2.1
产
品名称产品型 号
额定功
率(kv
主要参数相
数炉膛尺寸(毫
米
外形尺寸
(毫米
重量(千
克
额定
电压
(V
额定温
度(℃
箱
式电炉RX3-30-9 30 380 950 3 950x450x350 1920x1620x
2140
2200 2.3 正火温度
20CrMnTi钢AC3约为825℃,为促使奥氏体均匀化,增大过冷奥氏体稳定性,选择的加热温度在930~950℃。
2.4 加热方法
采用到温加热的方法,是指当炉温加热到指定温度时,再将工件装进热处理炉进行加热。这样做的原因是避免金属组织的出现不需要的相转变,加热速度快,节约时间。便于小批量生产。
2.5 加热介质
加热介质为空气。
2.6 保温时间
选定的依据:加热时间可按下列公式进行计算:t=a×K×D, 式中t为加热时间(min,K为反映装炉时的修正系数,可根据表2.2取K为1.4。a为加热系数min/mm,加热系数a可根据钢种与加热介质、加热温度进行取值,参数见表2.3。D为工件的有效厚度(mm,由公式可知,工件厚度=(工件最厚处直径+工件最薄处直径/2。
可得t=a×K×D。
2.7 冷却方式
冷却方式为出炉空冷。
2.8 冷却介质
冷却介质:空气。
2.9 最终组织
细珠光体+铁素体 晶粒度:5~6级 若正火温度过高,则会导致工件脱碳甚至开裂,降低零件硬度,使正火后的组织粗大;
若正火温度过低,则组织转变不足,不能达到正火预期目的。
表2.2 工件装炉修正系数 工件装炉方式 修正系数
1.0
1.4
1.3
1.7
表2.3 工件加热温度
钢材 空气电阻炉的a 值(min/mm 盐浴炉的a 值
碳钢 0.9~1.1 25~30 2.10 正火工艺曲线
正火工艺曲线图见图2.1
图2.1 正火处理工艺曲线
3.20CrMnTi齿轮的渗碳处理工艺
3.1 渗碳的目的
渗碳后进行淬火与回火,使其心部保持良好的韧性的同时,表层获得高的强度、硬度和耐磨性。
3.2 渗碳温度
进行气体渗碳,加热900~920℃,以0.15~0.2mm/h计保温时间,加热温度不超过920℃,以避免晶粒粗大。
渗碳进行淬火回火处理,淬火加热820~850℃,保温后油冷,180℃低温回火。
3.3 渗碳设备
选用RQ3-60-9D型井式气体渗碳炉,参数见表3.1
表3.1 RQ3-60-9D型井式气体渗碳炉参数 产品
名称产品型号额定功
率(KV
主要参数炉膛尺寸
(mm外壁尺寸(mm
重量
(Kg额定电
压(V
额定温
度(℃
井式
气体
渗碳
炉
RQ3-60-9D 60 380 950 450x600∅1570x2000x2240 2630
说明:炉温均匀,介质流动性好,加热速度,温度均匀,工件变形小,加热质量好,利于提高产品质量,炉膛容积有效利用率高,产量大,耗电量小,可节
省电能与筑炉材料,电极寿命长,减少停炉时间。适用于中小型工件成批生产。
3.4 加热方法 采用到温加热的方法,是指炉膛加热到指定温度时,再将工件加入热处理炉进行加热。这样可以减少加热时间,便于批量生产。
3.5 装炉方法
筐装,10/次,垂直放入渗碳炉,齿轮一个个叠放,要注意每个齿轮之间轮齿不要接触,避免轮齿渗不上碳。
3.6渗碳温度
渗碳温度在Ac3以上,考虑碳在钢中的扩散速度等因素,目前再生产上广泛采用温度为910~930℃。随着渗碳层深度的升高,碳在钢中的扩散系数呈指数上升,渗碳速度加快,蛋渗碳温度过高会使晶粒粗大,工件畸变增大,设备寿命降低等负面影响。渗层厚度为0.8~1.2mm,可以选取t=920℃。
3.7 渗碳介质
渗碳介质:煤油。
渗碳介质煤油在不同温度下的分解产物及含量见表3.2。
表3.2 煤油在不同温度下的分解产物及含量
名称温度/℃分解产物
CO2CO H2CH4CmHn O2+N2煤油950 0.4~2.2 1.2~4.6 37~46 40~56 1~2 0.4~0.8
800 0.4~1.2 12~18 19~26 38.4~47.3 20~29 0.4~7.3 介质参数见表3.3。
表 3.3
名称分子式渗碳反应式用途
煤油航空煤油、灯油主要成
分为:C9~C14和C11~C17 850℃以下分解不充分,含大量的烯烃,
容易残生碳黑和结焦,反应式:
n1(C11H24~C17H36→n2CH4+n2[C]+nH2
强渗碳剂
3.8 保温时间
保温时间:5小时
依据:20CrMnTi钢的渗碳层深度与渗碳时间的关系表3.4、表3.5。
表3.4 煤油-甲醇滴注式通用气体渗碳工艺
渗碳过程排气升温碳势调整强渗扩散预冷渗碳0.4~0.7mm 不少于1h 自然升温20min ——1h 30min
层深度及时间0.6~0.9mm 不少于1h 自然升温20min —— 1.5h 30min
0.8~1.2mm 不少于1h 自然升温20min ——2h 30min
1.1~1.6mm 不少于1h 自然升温20min ——3h 30min
表3.5 渗碳强渗时间
渗碳深度/mm
渗碳温度/℃强渗后渗碳
层深度/mm
扩散时
间/h 扩散后的渗
层深度/mm 920±10 930±10 940±
10
0.4~0.7mm 40min 30min 20min 0.20~0.25 1 0.5~0.6 0.6~0.9mm 1.5h 1h 30min
0.35~0.40 1.5 0.7~0.8
0.8~1.2mm 2h 1.5h 1h 0.45~0.55 2 0.8~0.9
1.1~1.6mm
2.5h 2h 1.5h 0.60~0.70 3 1.2~1.3
3.9渗碳工艺
