專利名稱：齒圈氮?dú)獗Ｗo(hù)連續(xù)式正火工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種正火工藝，尤其是一種用于齒圈的氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下的正火工藝。
背景技術(shù)：
根據(jù)GB7232及GB/T16923的定義，鋼的正火通常是把鋼加熱到臨界溫度Ac3或
Accm線以上，保溫一段時(shí)間，然后進(jìn)行空冷。由于冷卻速度較快，與退火組織相比，組織中
的珠光體量相對(duì)較多，且片層較細(xì)密，故性能有所改善，細(xì)化晶粒，改善組織，并消除了殘余
應(yīng)力。對(duì)低碳鋼來說，正火后提高硬度可改善切削加工性，提高零件表面光潔度；對(duì)于高碳
鋼，正火則可以消除網(wǎng)狀滲碳體，為下一步球化退火及淬火作好組織準(zhǔn)備。 齒圈用碳素結(jié)構(gòu)鋼(如S45C、 S48C)屬于中碳鋼，在軋制、彎曲和焊接的過程中會(huì)
出現(xiàn)一些不穩(wěn)定組織和內(nèi)應(yīng)力，正火的主要目的是為了使內(nèi)部組織正?；⒂捕日；?br> 及消除內(nèi)應(yīng)力，為后續(xù)工序中的高頻淬火和回火做好準(zhǔn)備，同時(shí)改善切削加工性能，并提高
材料的綜合力學(xué)性能。 正火熱處理主要包括普通正火、二段正火及等溫正火三種方式，目前齒輪制造行 業(yè)普遍采用的是等溫正火工藝，雖然能夠有效地改善材料的內(nèi)部組織，但實(shí)際生產(chǎn)中，工件 表面會(huì)產(chǎn)生氧化脫碳現(xiàn)象，為了去除工件表面的氧化皮，在正火后必須進(jìn)行表面處理，既增 加了生產(chǎn)成本，又延長了生產(chǎn)周期，而且污染環(huán)境，齒坯在正火過程中產(chǎn)生氧化脫碳的主要 原因是在普通等溫正火爐的加熱和保溫過程中，齒坯始終暴露在空氣中，由于溫度高、時(shí)間 長，齒坯表面在沒有保護(hù)措施的情況下，加速了氧化過程。 等溫正火后續(xù)工序中包括等溫處理過程和水冷過程，等溫處理是將工件快冷至珠 光體轉(zhuǎn)換區(qū)某一溫度然后保溫，以獲得珠光體組織，但對(duì)于齒圈行業(yè)來說，由于齒圈形狀比 較特殊，尺寸大，但截面積小，因此較易獲得穩(wěn)定均勻的珠光體組織，且加熱時(shí)間過長會(huì)產(chǎn) 生較大變形，故可以省去等溫和水冷過程。 另外現(xiàn)有的正火工藝中一般采用單純的風(fēng)冷方式降溫，對(duì)于中碳鋼來說，由于溫 度下降速度較慢，不利于材料內(nèi)部組織的細(xì)化和改善，較容易出現(xiàn)不穩(wěn)定組織，影響后續(xù)的 生產(chǎn)工序，產(chǎn)生不良品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的齒圈正火工藝中易發(fā)生氧化脫碳現(xiàn)象，導(dǎo)致齒坯表 面產(chǎn)生氧化層的缺陷，提出了一種齒圈氮?dú)獗Ｗo(hù)連續(xù)式正火工藝。 本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種齒圈氮?dú)獗Ｗo(hù)連續(xù)式正火工藝，該工 藝包括以下步驟(l)通過加熱保溫系統(tǒng)對(duì)爐膛進(jìn)行加熱升溫，當(dāng)爐膛內(nèi)的加熱區(qū)和保溫 區(qū)的溫度升至設(shè)定溫度并保持恒定后，氮?dú)庹鞠驙t膛內(nèi)通入高純度氮?dú)?，將爐內(nèi)空氣排出； (2)啟動(dòng)電機(jī)，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸送帶傳動(dòng)，將齒坯放置在輸送帶上，齒坯在輸送帶的帶動(dòng)下進(jìn)入爐膛內(nèi)的加熱區(qū)，使齒坯的溫度在8-12min內(nèi)由常溫迅速上升至400°C ，然后使齒坯的溫 度在12-18min內(nèi)繼續(xù)上升至AC3+(40-50) °C ;(3)在輸送帶的傳送下，工件繼續(xù)進(jìn)入保溫 區(qū)，工件在保溫區(qū)內(nèi)保溫36-45min，工件的溫度保持為AC3+(40-50) °C ; (4)工件隨輸送帶 繼續(xù)進(jìn)入氮?dú)饫鋮s區(qū)，氮?dú)庹鞠虻獨(dú)饫鋮s區(qū)內(nèi)噴入高壓低溫氮?dú)?，高壓低溫氮?dú)鈱?duì)工件進(jìn) 行快速冷卻，使工件的溫度在lOmin內(nèi)降至500-550°C; (5)工件隨輸送帶離開爐膛，通過風(fēng) 機(jī)使其冷卻至常溫，齒圈正火工藝完成。 本發(fā)明中，所述的輸送帶與電機(jī)連接，電機(jī)可以采用變頻調(diào)速電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了無機(jī)變 速；所述的輸送帶采用網(wǎng)帶輸送帶。在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，輸送帶將齒坯依次傳送至爐膛內(nèi)的加 熱區(qū)、保溫區(qū)和氮?dú)饫鋮s區(qū)，完成了正火工藝。 所述的爐膛內(nèi)的加熱區(qū)和保溫區(qū)內(nèi)通入高純氮?dú)夂?，爐內(nèi)壓力保持在 0. 15-0. 2MPa之間。另外工件的降溫采用高壓低溫氮?dú)膺M(jìn)行初步快速冷卻，因此正火工藝的 加熱、保溫和冷卻的過程都是在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛中完成的，有效地抑制了齒坯表面氧化脫碳 現(xiàn)象的發(fā)生。 所述的爐膛進(jìn)口處設(shè)有進(jìn)口密封部，防止外界空氣進(jìn)入爐膛中，以及內(nèi)部氮?dú)獾?br> 溢出，確保齒圈正火處理過程中無氧化無脫碳，并降低了氮?dú)獾南牧俊?本發(fā)明的有益效果是在正火熱處理的加熱和保溫過程中，向爐膛內(nèi)通入高純度
氮?dú)?，以達(dá)到隔離和排空爐膛內(nèi)氧氣的目的，抑制材料表面的氧化脫碳，并且在工件出爐
前，利用出口處的氮?dú)饫鋮s區(qū)快速冷卻，有利于材料內(nèi)部組織的細(xì)化和完善，獲得良好的工
藝性和機(jī)械性能指標(biāo)；其次，由于正火后齒坯表面無氧化皮，正火爐中可以不設(shè)置排氣除塵
系統(tǒng)，簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，也減少了對(duì)環(huán)境的污染；另外，與現(xiàn)有等溫正火處理方法相比，該工
藝省去了水冷和等溫過程，并實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，有效縮短了正火時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)
了節(jié)能減排。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明主要用于齒圈用中碳鋼的正火工藝，該工藝是在氮?dú)獗Ｗo(hù)連續(xù)式正火爐生 產(chǎn)線上進(jìn)行的，在正火爐的整個(gè)加熱和保溫過程中，向爐膛內(nèi)通入高純度氮?dú)?，達(dá)到了隔離 外界空氣和排空爐膛內(nèi)氧氣的目的，抑制材料表面的氧化脫碳過程，并且在工件出爐前，利 用出口處的高壓低溫氮?dú)馐共牧显?0min內(nèi)快速冷卻至55(TC以下，有利于材料內(nèi)部組織 的細(xì)化和完善，獲得良好的工藝性和機(jī)械性能指標(biāo)。 上述齒圈氮?dú)獗Ｗo(hù)連續(xù)式正火工藝包括以下步驟第一步所述的爐膛內(nèi)從入 口至出口方向依次設(shè)有加熱區(qū)、保溫區(qū)和氮?dú)饫鋮s區(qū)，通過加熱保溫系統(tǒng)對(duì)爐膛進(jìn)行加熱 升溫，使加熱區(qū)和保溫區(qū)的溫度升至AC3以上的設(shè)定溫度并保持恒定；然后由氮?dú)庹鞠?爐膛內(nèi)通入高純度氮?dú)?，將爐內(nèi)的空氣排出，同時(shí)爐膛內(nèi)加熱區(qū)和保溫區(qū)的壓力保持在 0. 15-0.2MPa之間。為了減少氮?dú)獾南牧浚乐沟獨(dú)庖绯鲆约巴饨缈諝膺M(jìn)入爐膛內(nèi)，所述 的爐膛進(jìn)口處設(shè)有進(jìn)口密封部。另外在爐膛的出、入口采用耐火密封材料，也可以有效地限 制爐膛內(nèi)氣體與外界空氣的流通。 第二步啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸送帶傳動(dòng)，將齒坯放置在輸送帶上，齒坯在輸 送帶的帶動(dòng)下從入口進(jìn)入爐膛內(nèi)的加熱區(qū)，進(jìn)入加熱區(qū)時(shí)，通過加熱保溫系統(tǒng)使齒坯的溫 度在8-12min內(nèi)由常溫迅速上升至400。C，接著在12_18min內(nèi)使齒坯的溫度繼續(xù)上升至AC3+ (40-50) °C 。 第三步，在輸送帶的傳送下，齒坯隨輸送帶進(jìn)入爐膛保溫區(qū)，在保溫區(qū)內(nèi)保溫 36-45min，保溫過程中齒坯的溫度為AC3+(40-50)t:;第四步，齒坯隨傳送帶繼續(xù)進(jìn)入氮?dú)?冷卻區(qū)，氮?dú)庹就ㄟ^氮?dú)廨斔凸苈废蚶鋮s區(qū)內(nèi)噴送高壓低溫氮?dú)?，?duì)齒坯進(jìn)行快速冷卻，使 齒坯的溫度在10min內(nèi)降至500-550°C。此時(shí)齒坯的相變基本完成，并且不再容易被氧化。
最后，在輸送帶的傳動(dòng)下齒坯離開爐膛，落至出料部，由出料部迅速輸送至周轉(zhuǎn) 車，利用風(fēng)機(jī)使齒坯冷卻至常溫，至此正火熱處理工序結(jié)束。 在本系統(tǒng)中，除了人工上料外，其他生產(chǎn)過程均在PLC的控制下自動(dòng)完成。網(wǎng)帶輸 送部采用變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了無級(jí)變速。加熱保溫系統(tǒng)采用電加熱管加熱，通過熱電 偶監(jiān)控爐內(nèi)溫度，爐內(nèi)采用高溫耐火密封材料，能夠有效地阻止熱量的散失和氮?dú)獾囊绯觯?保證了工件不被氧化，以及工件內(nèi)部組織的平穩(wěn)轉(zhuǎn)變。這一系列的措施，確保了生產(chǎn)出的齒 圈表面無氧化皮，光亮整潔美觀，有效地改善了工件的整體質(zhì)量。 該方式除了適用于齒圈正火處理外，也適用于和齒圈的形狀及尺寸近似的其他零 部件的正火熱處理。
權(quán)利要求
一種齒圈氮?dú)獗Ｗo(hù)連續(xù)式正火工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟(1)通過加熱保溫系統(tǒng)對(duì)爐膛進(jìn)行加熱升溫，當(dāng)爐膛內(nèi)的加熱區(qū)和保溫區(qū)的溫度升至設(shè)定溫度并保持恒定后，氮?dú)庹鞠驙t膛內(nèi)通入高純度氮?dú)?，將爐內(nèi)空氣排出；(2)啟動(dòng)電機(jī)，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸送帶傳動(dòng)，將齒坯放置在輸送帶上，齒坯在輸送帶的帶動(dòng)下進(jìn)入爐膛內(nèi)的加熱區(qū)，使齒坯的溫度在8-12min內(nèi)由常溫迅速上升至400℃，然后使齒坯的溫度在12-18min內(nèi)繼續(xù)上升至AC3+(40-50)℃；(3)在輸送帶的傳送下，工件繼續(xù)進(jìn)入保溫區(qū)，工件在保溫區(qū)內(nèi)保溫36-45min，工件的溫度保持為AC3+(40-50)℃；(4)工件隨輸送帶進(jìn)入氮?dú)饫鋮s區(qū)，氮?dú)庹鞠虻獨(dú)饫鋮s區(qū)內(nèi)噴入高壓低溫氮?dú)猓邏旱蜏氐獨(dú)鈱?duì)工件進(jìn)行快速冷卻，使工件的溫度在10min內(nèi)降至500-550℃；(5)工件隨傳送帶離開爐膛，通過風(fēng)機(jī)使其冷卻至常溫，齒圈正火工藝完成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒圈氮?dú)獗Ｗo(hù)連續(xù)式正火工藝，其特征在于所述的輸送帶 與電機(jī)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的齒圈氮?dú)獗Ｗo(hù)連續(xù)式正火工藝，其特征在于所述的電機(jī)為 變頻調(diào)速電機(jī)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒圈氮?dú)獗Ｗo(hù)連續(xù)式正火工藝，其特征在于所述的爐膛內(nèi)的加熱區(qū)、保溫區(qū)及氮?dú)饫鋮s區(qū)內(nèi)通入高純氮?dú)夂?，爐內(nèi)壓力為0. 15-0. 2MPa。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒圈氮?dú)獗Ｗo(hù)連續(xù)式正火工藝，其特征在于所述的爐膛進(jìn) 口處設(shè)有進(jìn)口密封部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種正火工藝，尤其是一種用于齒圈的氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下的正火工藝。其克服了現(xiàn)有的齒圈正火工藝中易發(fā)生氧化脫碳現(xiàn)象，導(dǎo)致齒坯表面產(chǎn)生氧化層的缺陷，提出了一種齒圈氮?dú)獗Ｗo(hù)連續(xù)式正火工藝。在正火熱處理的加熱和保溫過程中，向爐膛內(nèi)通入高純度氮?dú)?，以達(dá)到隔離和排空爐膛內(nèi)氧氣的目的，抑制材料表面的氧化脫碳，并且在工件出爐前，利用出口處的氮?dú)饫鋮s區(qū)快速冷卻，有利于材料內(nèi)部組織的細(xì)化和完善，獲得良好的工藝性和機(jī)械性能指標(biāo)，另外該工藝省去了水冷和等溫過程，并實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，有效縮短了正火時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。
文檔編號(hào)C21D1/28GK101775478SQ20101013529
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者八代行雄, 劉永江, 鄭光源 申請(qǐng)人:青島奔達(dá)汽車配件有限公司