重型变速箱齿轮用高镍高钼渗碳钢、热处理和渗碳方法技术

本发明专利技术公开了重型变速箱齿轮用高镍高钼渗碳钢、热处理和渗碳方法，按重量百分比计，该高镍高钼渗碳钢包含以下组分：C 0.18～0.24，Si≤0.010，Mn 0.20～0.30，P≤0.025，S≤0.020，Cr 0.30～0.40，Ni 2.10～2.40，Mo 0.70～0.90，Al 0.025～0.100，N 50ppm～150ppm，O≤8ppm，Cu≤0.25，V≤0.10，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术针对以上高镍高钼渗碳钢开发出热处理和渗碳方法，以上高镍高钼渗碳钢的锻件热处理后不存在贝氏体组织，渗碳后进行淬火、回火处理，晶粒度不粗于7级，表面残余奥氏体不大于10％，表面碳化物级别不大于1级要求，晶间氧化不大于8μm，弯曲疲劳强度和接触疲劳强度得到有效提升。强度得到有效提升。强度得到有效提升。

【技术实现步骤摘要】
重型变速箱齿轮用高镍高钼渗碳钢、热处理和渗碳方法


[0001]本专利技术涉及汽车零件行业及冶金
，具体涉及一种重型变速箱齿轮用高镍高钼渗碳钢、热处理和渗碳方法。

技术介绍

[0002]齿轮材料要求易于加工及热处理，齿面要硬，齿芯要韧，且在交变荷载和冲击荷载下有足够的弯曲强度。国内重型变速箱零件渗碳钢，一般采用国标GB/T5216 Ni～Mo系列渗碳钢规定的材料：合金元素重量百分比(wt％)中Ni≤2.0％，Mo≤0.38％，Mn≥0.40％，Cr≥0.35％，Si 0.17％～0.37％；以及中国齿轮专业协会制订标准CGMA001～1中规定的材料：合金元素重量百分比(％)中Ni≤1.90％，Mo≤0.40％，Mn≥0.40％，Cr≥0.35％，Si 0.15％～0.35％。随着零件轻量化、小型化要求的提升，齿轮材料对弯曲应力、接触应力要求提高，提升弯曲疲劳性能和接触疲劳性能需控制渗碳零件晶间氧化不大于8μm，残余奥氏体不大于10％，晶粒度不粗于7级，而现有国标材料无法满足以上要求。

技术实现思路

[0003]针对现有国标材料存在的问题，本专利技术提供一种适用于重型变速箱齿轮的高钼高镍渗碳钢，并针对该高钼高镍渗碳钢开发制造重型变速箱齿轮锻件的热处理方法、渗碳方法，使制造出的重型变速箱齿轮疲劳性能优于现有产品。
[0004]本专利技术提供的技术方案具体如下：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种用于制造重型变速箱齿轮的高钼高镍渗碳钢，该高钼高镍渗碳钢按重量百分比计，包含以下组分：C 0.18～0.24，Si≤0.010，Mn 0.20～0.30，P≤0.025，S≤0.020，Cr 0.30～0.40，Ni 2.10～2.40，Mo 0.70～0.90，Al 0.025～0.100，N 50ppm～150ppm，O≤8ppm，Cu≤0.25，V≤0.10，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0006]本专利技术提供的上述用于制造重型变速箱齿轮的高钼高镍渗碳钢，在钢中添加高含量的Ni和Mo，以及较低含量的Mn和Cr，控制Al/N比约为5，能够细化晶粒，保证渗碳过程中晶粒不粗于7级，为提高渗碳后零件的强韧性提供了保证。
[0007]在一些实施例中，该高钼高镍渗碳钢按重量百分比计，包含以下组分：C 0.19～0.23，Si≤0.010，Mn 0.20～0.25，P 0.015～0.020，S 0.013～0.015，Cr 0.30～0.33，Ni 2.25～2.37，Mo 0.75～0.85，Al 0.060～0.070，N 122～150ppm，O 6～8ppm，Cu 0.15～0.20，V≤0.10，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0008]在一些实施例中，该高钼高镍渗碳钢按重量百分比计，包含以下组分：C 0.23，Si≤0.010，Mn 0.20，P 0.015，S 0.013，Cr 0.30，Ni 2.37，Mo 0.85，Al 0.070，N 150ppm，O 8ppm，Cu 0.15，V≤0.10，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0009]第二方面，本专利技术提供一种用于制造重型变速箱齿轮的锻造方法，包括如下步骤：
[0010]正火处理：将重型变速箱齿轮锻件在930℃～950℃保温30～60min，然后在640～660℃保温不少于1小时，最后降至480～520℃保温20～60min；该重型变速箱齿轮锻件采用
上述用于制造重型变速箱齿轮的高镍高钼渗碳钢；
[0011]高温回火：正火处理后的重型变速箱齿轮锻件进行710～730℃高温回火处理，然后随炉冷却至400～420℃，空冷。
[0012]该锻造方法中，930℃～950℃保温45min后于4～6min内冷却至650℃，再保温2h，可将组织转变成珠光体+铁素体；锻件经正火和高温回火处理后，能够消除高镍高钼钢锻件中存在的贝氏体组织，获得良好的切削性能，为后续齿轮的精加工提供保障。
[0013]一些实施例中，正火处理中，重型变速箱齿轮锻件加热至930℃～950℃的时间为30～45min，930℃～950℃保温的时间为30～60min，从930℃～950℃降温至640～660℃的时间为4～6min，从640～～660℃降温至480～510℃的时间为15min。
[0014]一些实施例中，高温回火的温度是715℃，高温回火的保温时间为2h。
[0015]第三方面，本专利技术提供一种用于制造重型变速箱齿轮的渗碳方法，包括如下步骤：
[0016]将热处理后的重型变速箱齿轮锻件进行三段式氧化；
[0017]将氧化后的重型变速箱齿轮置于连续炉中进行高温强渗处理：先在碳势0.9％～1.0％、905～910℃的强渗一区保温2～4h；再在碳势1.0％～1.05％、915～925℃的强渗二区保温2～4h；
[0018]对高温强渗处理后的重型变速箱齿轮进行降温扩散处理：先于890℃进行高温扩散，碳势0.65％～0.75％，保温30～60min；再于860℃进行低温扩散，碳势0.60％～0.70％，保温30～60min；
[0019]对降温扩散后的重型变速箱齿轮进行后处理：先将重型变速箱齿轮降温到830～840℃，淬火，随即放入
‑
80℃处理不少于2h，进行160～180℃回火。
[0020]渗碳热处理采用三段预热渗碳热处理工艺，提高渗碳过程中的变形，渗碳后深冷工艺，减少残余奥氏体含量；经过以上渗碳方法制造的零件，晶粒度不粗于7级，表面残余奥氏体不大于10％，表面碳化物级别不大于1级要求，晶间氧化不大于8μm，不经过强力喷丸，零件的弯曲疲劳强度从1050MPa提升到1250MPa以上。
[0021]一些实施例中，三段式氧化包括：先于480～500℃下预氧化20～60min，再升温540～560℃下预氧化20～60min，最后升温至820～830℃下保温20～60min。
[0022]一些实施例中，重型变速箱齿轮在1100～1250℃锻造成型，空冷即成。
[0023]第四方面，本专利技术提供一种重型变速箱齿轮，该重型变速箱齿轮由重型变速箱齿轮的渗碳方法制造而成。
[0024]第五方面，本专利技术提供一种重型汽车，该重型汽车采用上述重型变速箱齿轮。
附图说明
[0025]图1为对比例5制造的锻件的金相组织(少量贝氏体)；
[0026]图2为本专利技术提供的用于制造重型变速箱齿轮的锻件热处理方法；
[0027]图3展示了对比例2制造的锻件的金相组织；
[0028]图4展示了实施例1制造的锻件的金相组织。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施例中的
技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例中所用材料若无特别说明，均可市售获得。
[0030]本专利技术提供的渗碳钢，按重量百分比计，包括如下组分：C 0.18～0.24，Si≤0.010Mn 0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制造重型变速箱齿轮的高镍高钼渗碳钢，其特征在于：按重量百分比计，包含以下组分：C 0.18～0.24，Si≤0.010，Mn 0.20～0.30，P≤0.025，S≤0.020，Cr 0.30～0.40，Ni 2.10～2.40，Mo 0.70～0.90，Al 0.025～0.100，N 50ppm～150ppm，O≤8ppm，Cu≤0.25，V≤0.10，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的用于制造重型变速箱齿轮的高镍高钼渗碳钢，其特征在于：该高镍高钼渗碳钢按重量百分比计，包含以下组分：C 0.19～0.23，Si≤0.010，Mn 0.20～0.25，P 0.015～0.020，S 0.013～0.015，Cr 0.30～0.33，Ni 2.25～2.37，Mo 0.75～0.85，Al 0.060～0.070，N 122～150ppm，O 6～8ppm，Cu 0.15～0.20，V≤0.10，其余为Fe和不可避免的杂质。3.一种用于制造重型变速箱齿轮的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：正火处理：将重型变速箱齿轮锻件在930℃～950℃保温30～60min，然后在640～660℃保温不少于1小时，最后降至480～520℃保温20～60min；所述重型变速箱齿轮锻件采用权利要求1或2所述的用于制造重型变速箱齿轮的高镍高钼渗碳钢；高温回火：正火处理后的重型变速箱齿轮锻件进行710～730℃高温回火处理，然后随炉冷却至400～420℃，空冷。4.根据权利要求3所述的用于制造重型变速箱齿轮的热处理方法，其特征在于：所述正火处理中，重型变速箱齿轮锻件加热至930℃～950℃的时间为30～45min，930℃～950℃保温的时间为30～60...

【专利技术属性】
技术研发人员：皇百红，陈郧，刘昂，郭修锋，蒋路军，张峰，邓华静，李剑平，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：