涉及金屬熱處理方法，特別是用于由滲碳齒輪鋼制作的齒輪 鍛坯的等溫正火生產(chǎn)線工藝。 背景技術(shù)根據(jù)GB7232及GB/T16923正火定義：正火（包括普通正火，二段 正火及等溫正火）是將鋼件加熱至高于Ac3之上30-5(TC,保持適當?shù)?時間后，在靜止或流動空氣中冷卻（二段正火冷至Arl隨后緩冷，等溫 正火為快冷至珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)的某一溫度保溫，以獲得珠光體型組織然后 空冷）的工藝。

 

等溫正火生產(chǎn)線正火的主要目的是把具有不正常顯微組織的鋼件正�；�，獲得比較 穩(wěn)定的、正常的顯微組織。由于處理對象和不正常顯微組織種類、形態(tài) 不同，對正火的要求也就不同。對于滲碳齒輪鋼來說，是低碳低合金結(jié) 構(gòu)，為了利于冷J鍛的成形，在前面釆用了等溫球化退火，這種熱處理 提高了金屬的塑性，但卻帶來了后續(xù)機加工（鉆孔、車背錐等）切削性 能的惡化，為改善切削加工性能和消除應力、細化組織，為Z終的熱處 理做好組織準備，這就是正火處理的主要目的。

 

普通正火由于冷速不加控制，相變是在一個溫度區(qū)間內(nèi)連續(xù)進行， 實際生產(chǎn)中常出現(xiàn)下列缺陷：

 

(1) 帶狀組織超差。

 

(2) 非正常組織：齒坯尺寸較小處為粒狀貝氏體，截面尺寸較大 處粒狀貝氏體和分布不均勻的塊狀或斷續(xù)網(wǎng)狀鐵素體，產(chǎn)生這種組織的 原因是由于正火冷速過快，過冷奧氏體在珠光體轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)末來得 及完全轉(zhuǎn)變，而在貝氏體相變范圍發(fā)生轉(zhuǎn)變所致。

 

(3) 硬度不均，合格率低。

 

這些缺陷導致正火鋼件切削性能惡化，并使齒輪的殘余應力增大， 從而不僅增加了齒輪生產(chǎn)的成本，而且破壞了齒輪滲碳淬火后的變形規(guī) 律，并使變形增大。為了解決傳統(tǒng)普通正火處理質(zhì)量不合格的實際情況，需要改普通正火處理為等溫正火生產(chǎn)線處理。

 

目前我國的正火生產(chǎn)線（包括等溫正火生產(chǎn)線）進行的正火熱處理，不可避免的產(chǎn)生氧化脫碳現(xiàn)象，如果正火后還進行機加工，氧化脫碳在隨后 的機加工中可以消除，但湖州中科爐業(yè)科技有限公司采用了Z先進的 冷J鍛成形技術(shù)，J鍛成形的齒輪齒面不再加工，加之在冷J鍛前為了便于冷J鍛成形，使用了球化退火技術(shù)，這對隨后的機加工不利。同時對Z終熱處理一滲碳淬火的變形也不利，所以有必要進行正火，消除鍛造應力，為機加工和Z終熱處理作好組織準備，這就必然要進行無氧化無脫碳的等溫正火生產(chǎn)線熱處理。 

 

本等溫正火生產(chǎn)線發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生產(chǎn)效 率高、確保產(chǎn)品無氧化無脫碳、質(zhì)量優(yōu)良穩(wěn)定的滲碳齒輪鋼鍛坯等溫正火生產(chǎn)線工藝。

 

本等溫正火生產(chǎn)線發(fā)明的技術(shù)方案是：該工藝在輥底式保護氣氛預抽真空全電加熱光亮等溫正火生產(chǎn)線上進行，該生產(chǎn)線依次由進料臺架、前真空室、正 火加熱爐、快冷倉、等溫加熱爐、水冷倉、后真空室、出料臺架組成， 整個加熱、保溫、快冷、等溫、水冷過程在保護氣氛中完成，工件在正火加熱爐內(nèi)的正火溫度為Ac3+(100~150) TC，并保溫36 - 45 min,進 入快冷倉后，通過高純氮氣并配有密封電機吹風在10min內(nèi)冷卻至560 -600 "C，再進入等溫加熱爐，等溫溫度為580 - 680匸，等溫時間為120~ 150 min。

 

所述等溫正火生產(chǎn)線由可編程序控制器PLC控制，自動完成操作；所述前、 后真空室預抽真空達133. 3Pa后充入氮氣至大氣壓；所述正火加熱爐內(nèi) 預抽真空后，通入高純氮氣和甲醇裂解氣，爐內(nèi)壓力為（1. 002 ~ 1.006 ) x 105Pa。

 

本等溫正火生產(chǎn)線發(fā)明中加熱、保溫、快冷、等溫、水冷過程均在保護氣氛中完成， 并在上述過程前后設(shè)有真空室，因此確保產(chǎn)品熱處理中無氧化無脫碳， 滿足了冷J鍛成形齒輪的特殊要求。該工藝將正火溫度由Ac3+(30~50) 。C改為Ac3+(100~150)X:，使奧氏體晶粒分布均勻，該溫度高于后續(xù)滲 碳處理的加熱溫度，使Z終熱處理工件變形減小。工件在正火加熱和保 溫后，實現(xiàn)無氧化快冷，可使金屬奧氏體化后以足夠快的冷速通過兩相區(qū)（奧區(qū)體+鐵素體），抑制碳及其它合金元素的遠程擴散，避免帶狀組織和非正常組織出現(xiàn)，并且正火后硬度波動�。ā�15HBW)，該工藝在 可編程序控制器PLC控制下自動完成，生產(chǎn)效率高，操作規(guī)范。 

 

下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。 全部工藝操作除人工裝料外，在PLC控制下自動進行。

 

1、 裝料：將齒輪工件裝入料箱，并吊至進料臺架輥棒上，料箱隨 輥棒轉(zhuǎn)動向前運行。

 

2、 料箱進入前真空室，由PLC控制1#真空泵對其抽真空，當達到 133. 3Pa時，自動停機，充入氮氣，當氣壓達到正常大氣壓時，自動停 止充氮氣。

 

3、 料箱進入正火加熱爐內(nèi)，料箱按設(shè)定好的速度完成預熱、升溫、 保溫過程，其中預熱由常溫加熱到200t:,正火加熱是在120~150min 內(nèi)由20(TC升溫至Ac3+(100~150) °C即920 - 960 °C ，并保溫36 ~ 45 min，使奧氏體晶粒分布均勾；同時通入高純氮氣（由液氮儲罐供給，確 保氮氣純度> 99.995%)并通入適量的甲醇裂解氣，確保爐內(nèi)壓力為(1.002 - 1.006 ) xl05Pao

 

4、 料箱進入快冷倉，冷卻時間控制在5~10 min,使齒坯外表溫度 控制在560 - 600 'C。為了實現(xiàn)無氧化的快冷，在快冷倉配有大流量的氮氣通入冷卻床，用高純氮氣來對工件進行快速冷卻，并配有密封 電機風扇來實現(xiàn)風（氮氣）循環(huán)，達到使奧氏體過冷到Al溫度以下，并 使之溫度均勻。

 

5、 料箱進入等溫加熱爐，等溫溫度主要依據(jù)齒坯的硬度要求而定， 選在580~ 680 °C,等溫時間除保證等溫相變所需的時間外，還應考慮 到齒坯的均溫及消除急冷的殘余應力，等溫時間為120~150 min。

 

6、 等溫后進入水冷倉，等溫后由于組織轉(zhuǎn)變已完成，隨后的冷卻 速度已不影響相變，但為了防止氧化，仍在保護氣氛中進行冷卻，冷卻 時間50~75 min，冷至20(TC以下。

 

7、 料箱進入后真空室，工件出爐，此時工件溫度已冷至200X:以下，不再會發(fā)生氧化，后真空室關(guān)閉后，抽真空，回充氮氣，等待下一料箱進 入，整線的動作周而復始。