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1、(10)申请公布号 CN 102877073 A(43)申请公布日 2013.01.16CN102877073A*CN102877073A*(21)申请号 201210392543.3(22)申请日 2012.10.17C23F 17/00(2006.01)C22B 9/18(2006.01)C22C 38/44(2006.01)C21D 1/18(2006.01)C21D 1/28(2006.01)C23C 8/46(2006.01)C23C 8/00(2006.01)(71)申请人常熟天地煤机装备有限公司地址 215500 江苏省苏州市常熟市高新技术产业园嘉兴路18号(72)发明人袁岳东 。
2、郑江 戴建平 顾永康(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204代理人柏尚春(54) 发明名称一种CrNiMo系钢材料加工工艺(57) 摘要本发明公开了一种CrNiMo系钢材料加工工艺,包括步骤为:采用电渣重熔技术,以重量百分比计C:0.140.19、Cr:1.51.8、Si:0.170.35、Mn:0.40.6、Mo:0.250.36、Ni:1.41.7、P:00.035、S:00.030获得钢锭并锻造,而后进行正火和高温回火处理、再进行渗碳处理、再一次高温回火处理和油冷淬火处理,最后低温回火处理完成加工。本发明通过简单易操作的热处理加工工艺来保证产品质量,解决煤机承载。
3、件失效问题,提高产品使用寿命,降低生产加工成本。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页1/1页21.一种CrNiMo系钢材料加工工艺,其特征在于包括如下步骤:步骤一:采用电渣重熔技术,控制钢中合金元素的含量,以重量百分比计C:0.140.19、Cr:1.51.8、Si:0.170.35、Mn:0.40.6、Mo:0.250.36、Ni:1.41.7、P:00.035、S:00.030获得钢锭,而后对钢锭进行锻造;步骤二:对工件进行预先热处理工艺,所述预先热处理工艺包括正火工艺和高温回火工艺,所述。
4、正火工艺为将工件加热至600700保温26小时后再加热至890950保温310小时后空冷,所述高温回火工艺为将正火后工件加热至650700保温410小时后空冷;步骤三:对预先热处理后工件进行渗碳处理,所述渗碳处理为将工件加热至920950,在渗碳介质中渗碳915小时,渗碳后随炉冷却至800880后出炉空冷;步骤四:渗碳后热处理,所述渗碳后热处理包括高温回火工艺和油冷淬火工艺,所述高温回火工艺为将工件加热至620700保温48小时后空冷,所述油冷淬火工艺为将高温回火后工件加热至500600保温24小时后再加热至810840淬火保温25小时后油冷;步骤五:对油冷淬火后工件及时进行低温回火工艺,所述。
5、低温回火工艺为将工件加热至170220保温38小时后空冷。2.根据权利要求1所述的CrNiMo系钢材料加工工艺,其特征在于:所述步骤三为将工件加热至920950,在渗碳介质中以1.11.4碳势渗碳35小时,再以0.750.85碳势渗碳610小时,渗碳后随炉冷却至800880后出炉空冷。3.根据权利要求2所述的CrNiMo系钢材料加工工艺,其特征在于:所述步骤三中渗碳介质是以煤油为渗碳剂,以甲醇为稀释剂的渗碳介质。权 利 要 求 书CN 102877073 A1/4页3一种 CrNiMo 系钢材料加工工艺技术领域0001 本发明涉及一种钢材的加工方法,特别是涉及一种加工齿轮用CrNiMo系钢材料。
6、加工工艺,属于金属材料加工技术领域。背景技术0002 国内煤机重载齿轮最为广泛使用是高淬透性渗碳钢CrNiW,由于CrNiW系钢具有较高的淬透性,良好的耐磨性以及很高的接触疲劳和抗弯曲疲劳性能,一直被运用在煤矿机械重载齿轮及其它大型机械主要承载件上,如高速柴油机、航空发动机曲轴、套齿、法兰盘等。然而在矿井下极其恶劣的工作环境中,承载件经常要承受较大冲击载荷和传动功率,采用此种材料的承载件有明显的局限性,如采煤机齿轮在煤矿实际使用中常发生断齿的早期失效;采煤机行走箱行走轮在高强度、高负荷的恶劣的采矿条件下往往提前失效,使用寿命不能达到预期,其失效的形式通常为:轮齿折断、齿面深度磨损、齿面点蚀和齿。
7、面胶合,其中以轮齿折断最为致命、深度磨损其次。行进过程中行走轮时常发生的冲击、卡死、过度磨损、突然断齿的现象严重影响了采煤机的质量和工作效率,。同时,这种材料的价格偏高,热处理工艺过于复杂,因此其热处理加工成本也很高。0003 申请人在分析热处理工艺过程并结合实际使用情况后发现:(1)CrNiW材料虽然有比较良好的耐磨性,又具有很高的接触疲劳和抗弯曲疲劳性能,但由于该材料淬透性极好,再加上原材料含碳量基本上在上限,渗碳淬火后造成心部硬度偏高,使韧性、塑性指标下降,从而导致采煤机在煤矿实际使用中常发生断齿的早期失效;(2)CrNiW的热处理工艺过程复杂,其预先热处理采用正火+一次或多次回火,淬火。
8、后又需多次高温回火控制奥氏体,但是多次加热、冷却,残余奥氏体量难以控制。发明内容0004 本发明的目的是提供一种CrNiMo系钢材料加工工艺,通过简单易操作的热处理加工工艺来保证产品质量,提高煤机使用寿命,降低生产加工成本。0005 为实现上述发明目的,本发明的技术方案是这样的:一种CrNiMo系钢材料加工工艺,其特征在于包括如下步骤:0006 步骤一:采用电渣重熔技术,控制钢中合金元素的含量,以重量百分比计C:0.140.19、Cr:1.51.8、Si:0.170.35、Mn:0.40.6、Mo:0.250.36、Ni:1.41.7、P:00.035、S:00.030获得钢锭,而后对钢锭进行。
9、锻造;0007 步骤二:对工件进行预先热处理工艺,所述预先热处理工艺包括正火工艺和高温回火工艺,所述正火工艺为将工件加热至600700保温26小时后再加热至890950保温310小时后空冷,所述高温回火工艺为将正火后工件加热至650700保温410小时后空冷;0008 步骤三:对预先热处理后工件进行渗碳处理,所述渗碳处理为将工件加热至920950,在渗碳介质中渗碳915小时,渗碳后随炉冷却至800880后出炉空冷;说 明 书CN 102877073 A2/4页40009 步骤四:渗碳后热处理,所述渗碳后热处理包括高温回火工艺和油冷淬火工艺,所述高温回火工艺为将工件加热至620700保温48小时。
10、后空冷,所述油冷淬火工艺为将高温回火后工件加热至500600保温24小时后再加热至810840淬火保温25小时后油冷;0010 步骤五:对油冷淬火后工件及时进行低温回火工艺,所述低温回火工艺为将工件加热至170220保温38小时后空冷。0011 在本发明的一个具体实施例中,所述步骤三为将工件加热至920950,在渗碳介质中以1.11.4碳势渗碳35小时,再以0.750.85碳势渗碳610小时,渗碳后随炉冷却至800880后出炉空冷。0012 优选地,所述渗碳介质是以煤油为渗碳剂,以甲醇为稀释剂的渗碳介质。0013 本发明在电渣重熔时尽可能控制金属杂质和气体的混入,保证原材料的纯净度。该材料中C。
11、r、Ni、Mo元素含量较高,对钢起着强化作用,尤其是Cr、Ni作用,明显使钢的强度增加,所以正火后进行一次高温回火。渗碳过程分强渗期和扩散期,为使齿轮的齿面与芯部具有较高的碳浓度浓度,强渗期通常采用较高碳势,强渗期相应缩短,扩散期为了增强碳的扩散能力,扩散期时间比强碳时间长2倍。零件渗碳结束后冷却得又较慢,容易析出网状或块状的过剩碳化物,为了细化晶粒,再次进行高温回火,淬火油冷后的低温回火可以消除工件中残余应力。0014 本发明提供的技术方案的优点在于,本发明工艺步骤设计合理且操作简单;工件质量提高,解决煤机承载件失效问题,大大提高产品使用寿命;热处理工艺成本下降进而减少了产品制作成本。CrN。
12、iMo产品机械性能如下表0015 具体实施方式0016 下面结合实施例对本发明作进一步说明。0017 实施例1:0018 以采用CrNiMo系钢材料加工齿轮为例,其加工工艺包括如下步骤:0019 步骤一:采用电渣重熔技术,控制钢中合金元素的含量,以重量百分比计C:0.14、Cr:1.65、Si:0.17、Mn:0.4、Mo:0.36、Ni:1.6、P:0.035、S:0.030获得钢锭,熔炼过程中控制其它金属杂质和气体的混入,保证原材料的纯净度,而后对钢锭进行模锻成型;0020 步骤二:为了消除锻造所产生的应力,对工件进行预先热处理工艺,预先热处理工艺包括正火工艺和高温回火工艺,正火工艺为将工。
13、件加热至600保温3.5小时后再加热至890保温6小时后空冷,由于该系钢含Cr、Ni、Mo元素较高,对刚起着强化作用,尤其是Cr、Ni作用,明显使钢的强度增加,正火后工件需进行高温回火,将工件加热至670保温4说 明 书CN 102877073 A3/4页5小时后空冷;0021 步骤三:对预先热处理后工件进行恒温变碳势气体渗碳工艺处理,恒温变碳势气体渗碳工艺为将工件加热至920,采用以煤油为渗碳剂,以甲醇为稀释剂的渗碳介质渗碳,渗碳过程分强渗期和扩散期,强渗时期碳势较高,控制在1.25,强渗时间为3小时,扩散的碳势控制在0.75,扩散时间为6小时;渗碳后随炉冷却至800后出炉空冷;0022 步。
14、骤四:渗碳后热处理,零件渗碳结束后冷却得又较慢,容易析出网状或块状的过剩碳化物,所以渗碳后热处理包括高温回火工艺和油冷淬火工艺,高温回火工艺为将工件加热至680保温8小时后空冷,油冷淬火工艺为将高温回火后工件加热至560保温4小时后再加热至820淬火保温4小时后油冷;0023 步骤五:对油冷淬火后工件及时进行低温回火工艺,所述低温回火工艺为将工件加热至220保温8小时后空冷,最后对齿轮进行检验金相组织与机械性能,并进行强化喷丸处理即可。0024 实施例2:0025 以采用CrNiMo系钢材料加工齿轮为例,其加工工艺包括如下步骤:0026 步骤一:采用电渣重熔技术,控制钢中合金元素的含量,以重量。
15、百分比计C:0.19、Cr:1.5、Si:0.24、Mn:0.48、Mo:0.25、Ni:1.7、P:0.022、S:0.017获得钢锭,熔炼过程中控制其它金属杂质和气体的混入,保证原材料的纯净度,而后对钢锭进行模锻成型;0027 步骤二:为了消除锻造所产生的应力,对工件进行预先热处理工艺,预先热处理工艺包括正火工艺和高温回火工艺,正火工艺为将工件加热至660保温2小时后再加热至950保温10小时后空冷,由于该系钢含Cr、Ni、Mo元素较高,对刚起着强化作用,尤其是Cr、Ni作用,明显使钢的强度增加,正火后工件需进行高温回火,将工件加热至650保温7.5小时后空冷;0028 步骤三:对预先热处。
16、理后工件进行恒温变碳势气体渗碳工艺处理,恒温变碳势气体渗碳工艺为将工件加热至940,采用以煤油为渗碳剂,以甲醇为稀释剂的渗碳介质渗碳,渗碳过程分强渗期和扩散期,强渗时期碳势较高,控制在1.1,强渗时间为4小时,扩散的碳势控制在0.8,扩散时间为8小时;渗碳后随炉冷却至880后出炉空冷;0029 步骤四:渗碳后热处理,零件渗碳结束后冷却得又较慢,容易析出网状或块状的过剩碳化物,所以渗碳后热处理包括高温回火工艺和油冷淬火工艺,高温回火工艺为将工件加热至620保温4小时后空冷,油冷淬火工艺为将高温回火后工件加热至500保温3小时后再加热至840淬火保温5小时后油冷;0030 步骤五:对油冷淬火后工件。
17、及时进行低温回火工艺,所述低温回火工艺为将工件加热至210保温5小时后空冷,最后对齿轮进行检验金相组织与机械性能,并进行强化喷丸处理即可。0031 实施例3:0032 以采用CrNiMo系钢材料加工齿轮为例,其加工工艺包括如下步骤:0033 步骤一:采用电渣重熔技术,控制钢中合金元素的含量,以重量百分比计C:0.16、Cr:1.8、Si:0.35、Mn:0.6、Mo:0.3、Ni:1.4、P:0.005、S:0.005获得钢锭,熔炼过程中控制其它金属杂质和气体的混入,保证原材料的纯净度,而后对钢锭进说 明 书CN 102877073 A4/4页6行模锻成型;0034 步骤二:为了消除锻造所产生。
18、的应力,对工件进行预先热处理工艺,预先热处理工艺包括正火工艺和高温回火工艺,正火工艺为将工件加热至700保温6小时后再加热至915保温3小时后空冷,由于该系钢含Cr、Ni、Mo元素较高,对刚起着强化作用,尤其是Cr、Ni作用,明显使钢的强度增加,正火后工件需进行高温回火,将工件加热至700保温10小时后空冷;0035 步骤三:对预先热处理后工件进行恒温变碳势气体渗碳工艺处理,恒温变碳势气体渗碳工艺为将工件加热至950,采用以煤油为渗碳剂,以甲醇为稀释剂的渗碳介质渗碳,渗碳过程分强渗期和扩散期,强渗时期碳势较高,控制在1.4,强渗时间为5小时,扩散的碳势控制在0.85,扩散时间为10小时;渗碳后随炉冷却至845后出炉空冷;0036 步骤四:渗碳后热处理,零件渗碳结束后冷却得又较慢,容易析出网状或块状的过剩碳化物,所以渗碳后热处理包括高温回火工艺和油冷淬火工艺,高温回火工艺为将工件加热至700保温6小时后空冷,油冷淬火工艺为将高温回火后工件加热至600保温2小时后再加热至810淬火保温2小时后油冷;0037 步骤五:对油冷淬火后工件及时进行低温回火工艺,所述低温回火工艺为将工件加热至170保温3小时后空冷,最后对齿轮进行检验金相组织与机械性能,并进行强化喷丸处理即可。0038 上述各个实施例所得齿轮成品的各项机械性能如下表所示0039 说 明 书CN 102877073 A。