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齿轮件余热等温退火工艺

齿轮件余热等温退火工艺

目前,国内外热处理行业都在围绕降低热处理能源消耗、改善热处理作业环境而进行技术改造。利用锻件锻造后的余热进行等温退火,可以节省加热能源,提高锻件热处理质量,改善车间作业环境,减少后续抛丸清理时间,缩短工艺周期。因此,国内许多锻造公司都在探索锻件锻造后的余热等温退火工艺的应用。


我公司多年来一直在研究调试余热等温退火工艺,并且用“TL1354”、“TL1356”、“TL4125”、“TL4129”、“TL4124S”、“TL4227”等7种材料的锻件进行了大量工艺试验,取得了成功。采用普通等温退火工艺,每小时生产量为1.2t,如果采用余热等温退火工艺,每小时生产量为4t,大大提高了生产效率。现以材料为“TL4227”倒档齿轮为例对其余热等温退火工艺进行剖析。


1.锻件技术要求

锻件为倒档齿轮,形状如图1所示,锻件重量为1.9kg,硬度要求为149~170HBW(dB=4.60~4.90),材料为TL4227,具体化学成分见附表。

图  1

TL4227化学成分(质量分数)%)

C

Si

Mn

S

P

Cr

Al

0.140.22

≤0.12

1.01.5

0.020.035

≤0.035

0.81.3

0.0150.04

2.工艺原理

普通等温退火工艺为将钢加热到Ac3以上30~50℃的温度,在此温度下保温一定时间后,比较迅速地冷却到稍低于Ar1的某一温度,作长时间等温,直到使奥氏体完全转变为珠光体,然后以任意速度进行冷却的热处理工艺方法。


锻件余热等温退火工艺是在锻件终锻切边后,以一定的冷却速度冷到珠光体转变温度,在此温度保温到珠光体转变结束为止,然后出炉空冷的热处理工艺方法。采用锻件余热等温退火可获得粗细均匀的珠光体组织,可大大改善锻件的切削加工性能。 


3.工艺方法

使用设备及工装为推辊式连续电阻炉、料箱和HB-3000型布氏硬度计。


具体工艺曲线见图2,加热温度是600℃,上料带速频率为70Hz,炉辊速度频率为70Hz,保温时间2h,出炉冷却方式为空冷。

图  2


锻打后的锻件通过输送带(以一定的速度)进入余热等温退火电阻炉的料箱中,炉中共有17个料箱,炉中的辊子周期性带动料箱向前运动,锻件大约保温2h,然后出炉空冷。余热等温退火后的锻件硬度比较均匀,完全符合技术要求,金相组织为铁素体+珠光体。


余热等温退火后锻件硬度实际值:152~163HBW(dB=4.70~4.85),符合硬度技术要求。余热等温退火后锻件的金相组织见图3。

图  3

4.结语

余热等温退火工艺大大简化了生产工序,减少了锻件的物流周转成本,避免了锻件二次加热重新热处理产生氧化、脱碳的倾向。同时,也减少了后续抛丸清理工序的成本,节约了能源, 降低了锻件成本,仅此倒档齿轮一项每年就为公司节约二十多万元。目前,我公司已研究试验成功了7种材料近30个品种的锻件余热等温退火工艺,锻件的热处理质量都比较稳定。

作者:杨慧萍

单位:一汽巴勒特锻造(长春)有限公司

来源:《金属加工(热加工)》杂志

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