大直径齿圈渗碳淬火

大直径齿圈渗碳淬火■ 葛花荣，周峰

摘要：对两件材料为20CrNi2Mo的齿圈渗碳，常规工艺淬火后工件易变形发生尺寸超差，为此设计了专用工装解决了这一问题。

关键词：渗碳；齿圈；工装；变形；超差

最近，热处理分公司对两件齿圈进行渗碳淬火，材料20CrNi2Mo，技术要求齿面硬度56~60HRC，渗碳层深度1.8~2.0mm，该件外形尺寸

法线留量0.8mm+0.1mm，齿顶圆直径留量1mm，内孔按最小孔直径留量62mm，并在62mm宽范围内（φ1281mm位置）钻攻8×M12螺纹孔来把合渗碳淬火时的工装。

（2）渗碳淬火工装 采用法兰式工装，尺寸如图1所示。

（3）渗碳入炉准备 ①渗碳前工件非渗碳面刷防渗涂料进行防渗保护。②将图1法兰式工装渗碳前把合在工件的下端面，在工装下底面表面沿φ800mm圆焊接φ40mm×155mm圆钢六处，防止渗碳淬火加热过程中上端面工装下陷变形而在淬火时起不到支撑作用，圆钢与4个

φ400mm均布通孔错开，该通孔的目的是淬火后用该孔漏油。③把合上端面工装，上端面把合工装无此4个φ400mm均布通孔，其余尺寸均一样。④渗碳炉吊具直接从φ400mm尺寸穿下进行渗碳。

（4）渗碳后 由于工装装卸困难，渗碳后工件不返加工车间，直接淬火。

φ1470mm×145mm（内孔φ1313mm），模数14，齿沟距内孔距离为50mm左右，按常规热处理留量与热处理工艺，极易出现由于淬火后工件变形发生尺寸超差而造成工件报废。

3. 渗碳与淬火后结果

渗碳与淬火前后尺寸见表1。

1. 前期分析

（1）常规热处理工艺留量 渗碳前公法线留量0.8 mm+0.1mm，其余面留量单边5mm，对于此结构强度低的齿圈，该工艺留量与工艺方法无法保证最终工件成品尺寸。

（2）现采取措施 采用加大热处理工艺余量并且制作专用工装的方法进行该件的渗碳淬火。

4. 增加热处理时效工序

该件淬火后由于渗碳前内孔留量太大，为防止加工到时效前

2. 工艺准备

（1）工艺留量 该件渗碳前工艺余量：端面留量10mm，公

图1 渗碳淬火工装(下转第64页)

602019年 第11期 www.mw1950.com热加工

Heat Treatment热处理局部已经完成全部或部分珠光体转变，得到如图6中的组织。同时，现生产过程中红外测温仪温度检测结果正常，未能测出局部温度偏低的原因可能包含两个方面：一是红外测温仪的检测范围没有覆盖到温度偏低的位置；二是由于温度偏低的位置在油淬前发生了奥氏体向珠光体转变，此相变过程为放热过程，相变放热及其他部位传递过来的热量可能使得原来局部温度偏低的位置温度又有所升高。综合上述讨论，为了改善局部位置硬度偏低的情况，即改善局部位置的热处理组织，关键在于保证稳定杆及局部异常位置入油淬火前的温度高于720℃，阻止油淬前发生珠光体转变。有以下几种建议改善方法：（1）将挡块更换为合适的挡块，降低过程②中稳定杆的冷却速度。（2）对挡块提前进行预热，减少过程②中稳定杆的降温幅度。（3）提高稳定杆的初始加热温度①，同时控制生产节奏，(上接第60页)减少过程②中的冷却时间。整体入油淬火温度高于珠光体转变开始温度，使稳定杆局部表面硬度偏低问题得到解决。5. 改善与验证采用第二种改善方法进行改善：在保证其他过程参数不变的情况下，在数控弯形机对工件进行弯折成形前，采用手持式气焊枪对异常挡块进行预热至700～750℃，降低过程②中稳定杆的冷却速度，提高过程③的温度。对改善后的样件进行抽检，抽检2件的检测结果分别为39HRC、39HRC、40HRC，平均值39HRC；40HRC、40HRC、40HRC、平均值40HRC，未发现硬度软点及异常组织，改善成功。参考文献：[1]任安明.喷丸应力线及其影响[J].十堰二汽科技，1980：44-46.[2]吴良芹.连续冷却对60Si2Mn钢组织性能的影响[J].材料科学与工程学报，2014，32（5）：712-715.[3]艾家和，赵同春，高慧菊，等.控轧控冷工艺参数对60Si2MnA线材中珠光体形态的影响[J].北京科技大学学报，2002，24（5）：503-506.[4]王亚楠，肖心萍，周慧敏.DSC法研究低合金钢中奥氏体→珠光体转变动力学[J].物理测试，2008，26（3）：8-10.作者简介：张月、胡赞、杨丽卉、陈然，东风汽车集团股份有限公司技术中心。201906126. 结语本文主要针对稳定杆断裂问题进行分析，结合稳定杆成形及热处理过程展开调查与讨论，得到如下结论：（1）稳定杆为疲劳断裂。（2）导致稳定杆疲劳断裂的直接原因是表面局部硬度偏低，问题来源于成形及热处理过程的冷却速度问题。（3）通过改善保证稳定杆 表1 渗碳与淬火前后尺寸 （mm）状态渗碳前渗碳后淬火后图号01-1部位齿顶圆内孔公法线留量0.8+0.1—涨大0.8~1.0齿顶圆图号02-1部位内孔公法线留量0.8+0.1—涨大0.7~0.9到图样尺寸要求和硬度要求，该办法的实施，为以后类似工件的渗碳淬火积累了经验，直接带来较好的经济效益，使一项热处理齿圈渗碳淬火工艺走向成熟。作者简介：葛花荣，中冶陕压重工设备有限公司热处理分公司技术室；周峰，中冶陕压重工设备有限公司热加工中心。20190530φ1471.7φ1471.7φ1472.5φ1260.5—φ1471.5φ1471.5φ1472.3φ1255—φ1261.5φ1256留量时进行时效工序后，工件由于加工应力变形太大而造成尺寸超差，故增加一道时效工序，时效前仅加工内孔，内孔直径留量18mm，其他部位不动刀，待时2019年 第11期 www.mw1950.com效后再加工其他部位进行后续工件时效。5. 结语通过专用工装的制作与使用，该薄壁齿圈件最终合格，达64热加工

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