專利名稱：低碳低合金鋼球化退火工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種黑色金屬退火工藝，特別是用于汽車差速器齒輪的低碳合金鋼球化退火工藝。
背景技術(shù)：
黑色金屬精密鍛件的加工工藝一般為下料→球化退火及潤滑處理→制坯→球化退火及潤滑處理→精密成形→機加工→熱處理。
球化退火的主要目的在于改善金屬的金相組織，降低金屬的硬度，降低金屬的變形抗力，使金屬坯料易于塑性成形。隨著少無切削的金屬材料精密成形技術(shù)的發(fā)展，精密鍛件的大部份表面都不允許再進(jìn)行任何機械切削加工，從面對球化退火工藝過程中的脫碳提出了更高的要求，特別對低碳低合金鋼制造的小模數(shù)(m＜3.5)汽車差速器齒輪，其熱處理滲層深度較淺，因此，一般均要求其表面(全)脫碳層深度≤0.15mm，否則精密鍛件將在其后的熱處理過程中形成次表層脫碳，顯著降低零件的強度。目前球化退火過程中常用的防止脫碳的工藝方法有兩種1、在退火爐內(nèi)形成富含碳原子的氣氛，如預(yù)先在爐內(nèi)放置鑄鐵屑，或向爐內(nèi)通入富含碳原子的氣氛，此工藝方法的可操作性差，控制難度大，且很容易在金屬表面形成浸碳層，導(dǎo)致在其后的精密成形過程中形成表面裂紋。2、利用機械泵在退火爐內(nèi)形成0.1～0.01pa的高真空度，并在整個球化退火過程中保持該真空度，達(dá)到防止金屬表面脫碳的目的，其表面(全)脫碳層深度一般達(dá)0.15～0.20mm。由于球化退火工藝的時間較長，一般達(dá)17～20小時，因此該工藝的主要缺點是成本高，且難以滿足技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有球化退火工藝中防脫碳技術(shù)的不足之處，提供一種成本低，易操作，防脫碳效果好的低碳低合金鋼球化退火工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是將工件放入退火爐內(nèi)，控制加熱溫度和時間，進(jìn)行退火過程，改進(jìn)之處是退火過程中采取下述方法和步驟a、采用機械泵快速抽取退火爐內(nèi)空氣，當(dāng)爐內(nèi)形成10～50pa的真空度時，機械泵停止工作，隨即向爐內(nèi)通入工業(yè)氮氣，當(dāng)爐內(nèi)壓力達(dá)到1500～2500pa的正壓力時，停止充氮；b、隨著爐內(nèi)緩慢卸壓，當(dāng)壓力降至150～300pa的正壓力時，重復(fù)步驟a；c、以上“間歇式真空+充填氮氣”的步驟重復(fù)進(jìn)行，直至退火工藝結(jié)束。
進(jìn)一步講所用工業(yè)氮氣純度為99.8％；抽真空與充氮氣的步驟自動交替進(jìn)行。
采用以上“間歇式真空+充填氮氣”交替重復(fù)進(jìn)行的新工藝，能及時去除爐內(nèi)氧氣和其它雜質(zhì)，使?fàn)t內(nèi)保持非氧化氣氛，從而有效防止低碳低合金鋼球化退火過程的表面脫碳。經(jīng)試驗，表面(全)脫碳層深度均能控制在0.15mm以內(nèi)。抽真空與充氮氣的交替過程由自動控制機構(gòu)自動進(jìn)行，操作簡便、可靠。充填工業(yè)氮氣防脫碳效果好，而且成本低，當(dāng)然，也可充填其它惰性氣體。
具體實施例方式
實施例一在退火爐內(nèi)裝入以20CrMnTi為材料的齒輪毛坯精密鍛件，(A)采用機械泵抽氣，在爐內(nèi)形成40pa的真空度，停止抽氣，隨即向爐內(nèi)通入純度為99.8％的工業(yè)氮氣，達(dá)到2400pa的正壓力時停止充氣；(B)隨著爐內(nèi)緩慢卸壓，當(dāng)壓力降至250pa正壓力時，重復(fù)步驟(A)。步驟(A)、(B)在包括壓力傳感器、氣體三通閥和控制電路的自動控制機構(gòu)的控制下自動交替進(jìn)行，直至退火工藝結(jié)束。退火過程中溫度、時間的控制與通常低碳低合金鋼的球化退火工藝相同。
實施例二在退火爐內(nèi)裝入以SAE8620H為材料的齒輪毛坯精密鍛件，僅將上例中的壓力數(shù)值作如下調(diào)整40pa→30pa；2400pa→2000pa；250pa→200pa，其余實施方式同實施例一。
權(quán)利要求
1.一種低碳低合金鋼球化退火工藝，將工件放入退火爐內(nèi)，控制加熱溫度和時間，進(jìn)行退火過程，其特征是退火過程中采取下述方法和步驟a、采用機械泵快速抽取退火爐內(nèi)空氣，當(dāng)爐內(nèi)形成10～50pa的真空度時，機械泵停止工作，隨即向爐內(nèi)通入工業(yè)氮氣，當(dāng)爐內(nèi)壓力達(dá)到1500～2500pa的正壓力時，停止充氮；b、隨著爐內(nèi)緩慢卸壓，當(dāng)壓力降至150～300pa的正壓力時，重復(fù)步驟a；c、以上“間歇式真空+充填氮氣”的步驟重復(fù)進(jìn)行，直至退火工藝結(jié)束。
2.按權(quán)利要求1所述的低碳低合金鋼球化退火工藝，其特征是所用工業(yè)氮氣純度為99.8％。
3.按權(quán)利要求1所述的低碳低合金鋼球化退火工藝，其特征是抽真空與充氮氣的步驟自動交替進(jìn)行。
全文摘要
一種低碳低合金鋼球化退火工藝，在退火過程中采取下述方法和步驟A.快速抽真空，當(dāng)爐內(nèi)形成10～50Pa的真空度時，停止抽氣，隨即通入工業(yè)氮氣，達(dá)到1500～2500Pa的正壓力時，停止充氮；B.隨著爐內(nèi)緩慢卸壓，當(dāng)壓力降至150～300Pa的正壓力時，重復(fù)步驟A；步驟A、B自動交替重復(fù)進(jìn)行，直至退火工藝結(jié)束。本發(fā)明的退火工藝用于低碳低合金鋼的球化退火，便于自動控制，可操作性強，成本低廉，防止金屬表面脫碳的效果好，表面(全)脫碳層深度均能控制在0.15mm以內(nèi)。
文檔編號C21D1/32GK1563438SQ20041001434
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
發(fā)明者王欣林, 仲樹陽, 朱武宏 申請人:江蘇飛船股份有限公司