高頻熱處理材料及利用該材料的齒輪制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高頻熱處理材料及利用該材料的齒輪制造方法。特別是，可以獲 得在高頻熱處理過程中變形量穩(wěn)定且具有與滲碳熱處理同等標準物理特性的材料，將這種 材料按照齒輪類部件的標準加工后再通過輪廓高頻熱處理就可以制造出表面硬度高的齒 輪。
【背景技術】
[0002] 一般來說，齒輪類部件使用的材料為碳鋼或普通鋼，是以Fe，C為主要成分的合金 并分別含有少量的錳（Mn)、硅（Si)、磷（P)、硫（S)等元素。此時，碳（C)為0. 03~1. 7%， 錳（Mn)為0.2~0.8%，硅（Si)為0.35%以下，硫⑶為0.06%以下，其余成分為鐵。如 果增加碳成分的含量，就會因珠光體組織的增加而導致碳鋼的物理性質(zhì)與機械性能發(fā)生變 化。即如果增加碳的含量，鋼的抗張強度、屈服點就會增加，但是大約達到0.9%以上之后反 而會減少，同時拉伸、沖擊值反而也會減少，脆性會增加。
[0003] 如果碳含量低于0. 3%為低碳鋼，如果碳含量在0. 3~0. 5%以下范圍內(nèi)為中碳 鋼，如果碳含量超過0.5%為高碳鋼。碳含量低于0.3%的鋼被稱為"軟鋼"，碳含量超過 0.3 %的鋼被稱為"硬鋼"。
[0004] 熱處理（heat treatment)是通過加熱、冷卻提高工業(yè)材料的特性。如果當對物質(zhì) 加熱后再使其冷卻，內(nèi)部組織就會發(fā)生變化，有時其性質(zhì)就會顯著改善。
[0005] 鋼鐵作為一種能夠通過熱處理使其特性大幅改變的材料，為了確保能夠自由變形 可以將其制造得柔軟一些。相反，也可以將其制造得堅硬以至于能夠?qū)︿撹F自身進行砍削 的程度。
[0006] 在熱處理之前進行退火（annealing)，這是因為鑄造組織或鍛造組織等通過退火 處理后能夠成為標準組織，因此在原來的熱處理程序之前需要進行退火處理。
[0007] 如果通過淬火?回火處理使其溫度從大約900°C的情況下驟降，就會導致鋼鐵產(chǎn) 生特有的相變（馬氏體相變），從而形成非常堅硬的組織，然后再在200~600°C的條件下 進行再次加熱就可以制造出高強度鋼。
[0008] 另外，在傳遞動力的機械要素中，齒輪類部件主要使用低碳鋼。低碳鋼通過熱鍛、 材料熱處理、磨削加工及熱前齒切加工、滲碳熱處理和熱后加工等工序制造。
[0009] 但是，在熱鍛之后，由于還需要再經(jīng)過材料熱處理工序和滲碳熱處理工序，由此會 消耗大量的費用與時間。另外，如果為了節(jié)約費用與時間而采用高頻熱處理，材料表面又很 難獲得馬氏體組織。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 技術問題
[0011] 本發(fā)明的目的在于，與現(xiàn)有材料相比減少鉻等元素的用量，通過利用鉬元素控制 晶粒生長而獲得微粒，由此不經(jīng)過滲碳熱處理工序就可獲得同等的物理特性，因此在熱鍛 之后不再經(jīng)過材料熱處理工序即可完成磨削加工工序，最終減少制造工序。
[0012] 技術方案
[0013] 本發(fā)明的高頻熱處理材料變形量穩(wěn)定，具有與滲碳熱處理同等的物理特性，其 成分包括：碳（C)0. 50~0? 55重量％、硅（Si)0. 30~0? 50重量％、錳（Mn)0. 35~0? 55 重量％、銅（Cu)0. 30重量％以下、鎳（Ni)0. 25重量％以下、鉻（Cr)0. 25重量％以下、鉬 (Mo)0.35 ~0.45 重量％、硼（B)0.002 ~0.004 重量％、鋁（A1)0.025 ~0.045 重量％、其 余成分為Fe。
[0014] 本發(fā)明的利用高頻熱處理材料的齒輪制造方法包括：將由碳（C)0. 50~0. 55重 量％、硅（Si)0. 30~0. 50重量％、錳（Mn)0. 35~0. 55重量％、銅（Cu)0. 30重量％以下、鎳 (Ni)0. 25重量％以下、鉻（Cr)0. 25重量％以下、鉬（Mo)0. 35~0. 45重量％、硼（B)0. 002~ 〇. 〇〇4重量％、鋁（A1)0. 025~0. 045重量％、其余成分為Fe構成的材料在1200°C條件下 熱鍛的步驟；將材料按照齒輪類部件的形態(tài)進行磨削加工的步驟；將經(jīng)過磨削加工的齒輪 類部件進行齒切加工的熱前齒切步驟；對齒輪類部件上形成的齒切部位利用高頻進行輪廓 熱處理的步驟；對經(jīng)過輪廓高頻熱處理的齒輪類部件進行收尾處理的熱后加工步驟。
[0015] 另外，本發(fā)明的上述利用高頻進行輪廓熱處理的步驟（S400)是在850~940°C的 條件下進行15分鐘的熱處理。
[0016] 有益效果
[0017] 本發(fā)明可以獲得在高頻熱處理過程中變形量穩(wěn)定，具有與滲碳熱處理同等標準物 理特性的中碳材料。
[0018] 另外，將材料加工成齒輪類部件后，通過輪廓高頻熱處理可以獲得表面硬度非常 高的齒輪。
[0019] 另外，通過此舉，與現(xiàn)有材料相比減少了鉻等合金元素的用量，從而可以降低成 本。
[0020] 另外，通過此舉，不經(jīng)過滲碳熱處理也能獲得同等的物理特性。
[0021] 另外，通過此舉，在熱鍛之后不再經(jīng)過材料熱處理工序即可完成磨削加工工序，最 終減少制造工序。
【附圖說明】
[0022] 圖1是利用依據(jù)本發(fā)明高頻熱處理材料的齒輪制造方法流程圖；
[0023] 圖2是顯示通過依據(jù)本發(fā)明高頻熱處理材料的晶粒生長而獲得微粒過程的方塊 圖。
[0024] 符號說明
[0025] S 100:熱鍛步驟
[0026] S200:磨削加工步驟
[0027] S300:熱前齒切步驟
[0028] S400:輪廓高頻熱處理步驟
[0029] S500:熱后加工步驟
【具體實施方式】
[0030] 下面，將參照附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
[0031] 圖1是利用依據(jù)本發(fā)明高頻熱處理材料的齒輪制造方法示例圖，圖2是顯示通過 依據(jù)本發(fā)明高頻熱處理材料的晶粒生長而獲得微粒過程的方塊圖。
[0032] 依據(jù)本發(fā)明的高頻熱處理材料與現(xiàn)有材料相比，提高了碳（C)的含量，以確保能 夠通過高頻熱處理獲得馬氏體（Martensite)組織。為了增加強度而添加了一定量的鉬 (Mo)，并獲得了貝氏體（Bainite)組織。為了防止因錫（TiN)導致疲勞壽命下降而添加了 鋁（A1)以代替鈦（Ti)。
[0033] 表1是依據(jù)本發(fā)明的高頻熱處理材料成分表。
[0034] 【表1】
【主權項】
1. 一種高頻熱處理材料，其特征在于： 其變形量穩(wěn)定，具有與滲碳熱處理同等的物理特性，其由碳0. 50~0. 55重量％、硅 0. 30~0. 50重量％、錳0. 35~0. 55重量％、銅0. 30重量％以下、鎳0. 25重量％以下、鉻0. 25 重量％以下、鉬〇. 35~0. 45重量％、硼0. 002~0. 004重量％、鋁0. 025~0. 045重量％，其余成 分為Fe構成。
2. -種利用高頻熱處理材料的齒輪制造方法，其特征在于： 包括：將由碳〇. 50~0. 55重量％、硅0. 30~0. 50重量％、錳0. 35~0. 55重量％、銅0. 30重 量％以下、鎳0. 25重量％以下、鉻0. 25重量％以下、鉬0. 35~0. 45重量％、硼0. 002~0. 004 重量％、鋁0. 025~0. 045重量％，其余成分為Fe構成的材料在1200°C條件下熱鍛的熱鍛步 驟（S100); 將材料按照齒輪類部件的形態(tài)進行磨削加工的磨削加工步驟（S200); 將經(jīng)過磨削加工的齒輪類部件進行齒切加工的熱前齒切步驟（S300); 對齒輪類部件上形成的齒切部位利用高頻進行輪廓熱處理的輪廓高頻熱處理步驟 (S400)； 對經(jīng)過輪廓高頻熱處理的齒輪類部件進行收尾處理的熱后加工步驟（S500)。
3. 根據(jù)權利要求2所述的利用高頻熱處理材料的齒輪制造方法，其特征在于： 上述輪廓高頻熱處理步驟（S400)是在850~940°C的條件下進行15分鐘的熱處理。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高頻熱處理材料及利用該材料的齒輪制造方法。為此，本發(fā)明的高頻熱處理材料變形量穩(wěn)定，具有與滲碳熱處理同等的物理特性，其成分包括：碳(C)0.50~0.55重量%、硅(Si)0.30~0.50重量%、錳(Mn)0.35~0.55重量%、銅(Cu)0.30重量%以下、鎳(Ni) 0.25重量%以下、鉻(Cr) 0.25 重量%以下、鉬(Mo) 0.35~0.45 重量%、硼(B) 0.002~0.004重量%、鋁(Al) 0.025~0.045 重量%，其余成分為Fe。因此，本發(fā)明可以獲得在高頻熱處理過程中變形量穩(wěn)定且具有與滲碳熱處理同等標準物理特性的中碳鋼材，將這種材料按照齒輪類部件的標準加工后再通過輪廓高頻熱處理就可以制造出表面強度和硬度很高的齒輪。
【IPC分類】C22C38-54, B23P15-14, C21D9-32
【公開號】CN104745957
【申請?zhí)枴緾N201410842203
【發(fā)明人】崔炳虎
【申請人】現(xiàn)代岱摩斯股份有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2014年12月30日
【公告號】EP2889392A1, US20150184271