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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線工藝。 背景技術根據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,保持適當的 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變區的某一溫度保溫，以獲得珠光體型組織然后 空冷）的工藝。

 

等溫正火生產線正火的主要目的是把具有不正常顯微組織的鋼件正常化，獲得比較 穩定的、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 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 構，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間內連續進行， 實際生產中常出現下列缺陷：

 

(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網狀鐵素體，產生這種組織的 原因是由于正火冷速過快，過冷奧氏體在珠光體轉變溫度范圍內末來得 及完全轉變，而在貝氏體相變范圍發生轉變所致。

 

(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的成本，而且破壞了齒輪滲碳淬火后的變形規 律，并使變形增大。為了解決傳統普通正火處理質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線處理。

 

目前我國的正火生產線（包括等溫正火生產線）進行的正火熱處理，不可避免的產生氧化脫碳現象，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，但湖州中科爐業科技有限公司采用了Z先進的 冷J鍛成形技術，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，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線熱處理。 

 

本等溫正火生產線發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種生產效 率高、確保產品無氧化無脫碳、質量優良穩定的滲碳齒輪鋼鍛坯等溫正火生產線工藝。

 

本等溫正火生產線發明的技術方案是：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線上進行，該生產線依次由進料臺架、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 預抽真空后，通入高純氮氣和甲醇裂解氣，爐內壓力為（1. 002 ~ 1.006 ) x 105Pa。

 

本等溫正火生產線發明中加熱、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有真空室，因此確保產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（奧區體+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，并且正火后硬度波動小（《15HBW)，該工藝在 可編程序控制器PLC控制下自動完成，生產效率高，操作規范。 

 

下面通過實施例進一步說明本發明。 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，料箱按設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 電機風扇來實現風（氮氣）循環，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，不再會發生氧化，后真空室關閉后，抽真空，回充氮氣，等待下一料箱進 入，整線的動作周而復始。