專利名稱：：薄鋼片類零件熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬金屬熱處理工藝領(lǐng)域，特別是涉及一種金屬薄片熱處理工藝。
背景技術(shù)：
：汽車離合器主要由一些薄鋼片類型的零件構(gòu)成。圖1所示的鐵墊為其中代表性的零件之一，10號(hào)鋼經(jīng)沖壓成形后直接進(jìn)行碳氮共滲，要求有效硬化層深度0.1~0.2mm，表面硬度》HV600，平面度《0.4mm。長(zhǎng)期以來，工藝上一直都面臨一個(gè)難題由于薄片零件極易變形，就不得不增加校平回火工序，這樣不僅降低了效率，還導(dǎo)致了最終零件硬度、耐磨性降低(只能達(dá)到^HV500，甚至還低)?，F(xiàn)有技術(shù)中的熱處理方法大致分為兩種，一種用井式爐中溫共滲、熱油淬火->預(yù)回火-〉夾平回火-〉磷化成型，這種方法應(yīng)用最多、最久的工藝，成熟穩(wěn)定，但處理后變形大、硬度低；另一種用多用爐中溫共滲、熱油淬火-〉低溫回火-〉用壓平機(jī)部分回火，這種方法需要依靠高檔先進(jìn)設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量好，但是顯然成本高昂。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種薄鋼片類零件熱處理方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中在產(chǎn)品質(zhì)量要求和成本嚴(yán)重沖突的缺陷。一種薄鋼片類零件熱處理方法，包括以下步驟1)排氣，送入甲醇、氨氣排出爐內(nèi)空氣，空氣排盡后關(guān)閉排氣孔；2)上碳勢(shì)，均勻加熱零件25~35分鐘，溫度79(TC80(TC，用丙酮做為共滲；3)快速滲碳，共滲溫度790°C800°C，碳勢(shì)1.8%1.9%，時(shí)間30-45分鐘，使用丙酮、甲醇、氨氣混合液；4)均降溫，降溫時(shí)間30分45分降到溫度760tT770'C，保溫廣2分鐘同時(shí)啟動(dòng)沖淡泵，穩(wěn)定碳勢(shì)在1.4%~1.5%;5)淬火，淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間《20秒，淬火油不攪拌，零件入油后靜止不動(dòng)，淬火油溫160'CT170'C，分級(jí)淬火；6)除油、低溫回火完成熱處理工藝。所述的步驟l中甲醇、氨氣含量為，甲醇240滴/小時(shí)、氨氣200升/小時(shí)。所述的步驟2中丙酮用量為160~200滴/小時(shí)。所述的步驟3中丙酮、甲醇、氨氣含量為，丙酮80滴/小時(shí)、甲醇200滴/小時(shí)、氨氣150升/小時(shí)。所述的步驟6中低溫回火工藝為溫度20(T220。C，時(shí)間6CT90分鐘。有益效果本發(fā)明的熱處理方法使用了低溫處理工藝，所以對(duì)薄片型零件造成的形變小，省略了繁瑣的夾平回火工序，加快了生產(chǎn)進(jìn)度，一爐生產(chǎn)時(shí)間比以前減少40分鐘，縮短生產(chǎn)周期20%;同時(shí)低溫工藝降低了耗電量，節(jié)約了能源。改用丙酮、甲醇、氨氣的混合液替代原來的煤油為共滲劑，大大減輕煤油在SO(TC以下易生成大量碳黑的缺點(diǎn)。得到的成品零件表面硬度高，雖然強(qiáng)度略有降低，但是可塑性好，作彎曲試驗(yàn)時(shí)能90°時(shí)裂而不斷。雖然表層有較多殘余奧氏體，含量達(dá)30%左右，接近標(biāo)準(zhǔn)的上限級(jí)別，殘余奧氏體硬度很低，溫度升高時(shí)易分解可能導(dǎo)致變形，一般都將其列為不良組織，而加以限制，但是當(dāng)零件工作溫度不超過300'C以上時(shí)，奧氏體不會(huì)產(chǎn)生明顯的分解轉(zhuǎn)變，由于表層分布著大量彌散合金化合物，這種在軟組織上摻雜硬質(zhì)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，大大提高了產(chǎn)品的耐磨性，而且奧氏體還具有減少淬火變形的作用。用本發(fā)明的方法特別適用于處理受力不大，要求耐磨，易變形的薄鋼片類型的零件，具有很大的推廣應(yīng)用潛力潛力。圖l鐵墊結(jié)構(gòu)示意圖2試驗(yàn)的5種工藝硬度梯度曲線；X軸為深度，Y軸為硬度l號(hào)工藝*2號(hào)工藝*3號(hào)工藝x4號(hào)工藝*5號(hào)工藝圖3為本發(fā)明處理方法得到的產(chǎn)品500X金相圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1一種薄鋼片類零件熱處理方法，包括以下步驟1)排氣，送入甲醇、氨氣排出爐內(nèi)空氣，空氣排盡后關(guān)閉排氣孔；2)上碳勢(shì)，均勻加熱零件25，5分鐘，溫度790TT80(TC，用丙酮做為共滲，用量為160200滴/小時(shí)；3)快速滲碳，共滲溫度790。C800。C，碳勢(shì)1.8%1.9%，時(shí)間30-45分鐘，使用丙酮、甲醇、氨氣混合液，含量為，丙酮80滴/小時(shí)、甲醇200滴/小時(shí)、氨氣150升/小時(shí)；4)均降溫，降溫時(shí)間30分45分降到溫度760'(T77(rC，保溫12分鐘同時(shí)啟動(dòng)沖淡泵，穩(wěn)定碳勢(shì)在1.4%1.5%;5)淬火，淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間《20秒，淬火油不攪拌，零件入油后靜止不動(dòng)，淬火油溫160°C170°C，分級(jí)淬火；除油、低溫回火完成熱處理工藝，低溫回火溫度200220'C，時(shí)間6090分鐘。使用本發(fā)明的方法進(jìn)行熱處理時(shí)用密封電機(jī)的風(fēng)扇送風(fēng)排氣，加強(qiáng)氣流的攪拌強(qiáng)度，氣流循環(huán)導(dǎo)向更好；60KW井式滲碳爐配備3000C碳控儀，將碳控儀最低工作溫度760'C，具有每段報(bào)警功能，配備能連續(xù)記錄各種工藝參數(shù)的記錄儀，用鋼鉑定碳法校準(zhǔn)了800°C和765'C的碳勢(shì)值。試驗(yàn)各個(gè)工藝的產(chǎn)品質(zhì)量試驗(yàn)是在生產(chǎn)條件下進(jìn)行，JR3-60井式滲碳爐，3000C氧勢(shì)碳控儀，滴量100d=2.2ml，HRN30表面洛氏現(xiàn)場(chǎng)檢査滲層深度(用對(duì)照表換算)，HVS-1000顯微硬度計(jì)測(cè)量有效硬化層、表面硬度，XJZ-6金相顯微鏡觀察金相組織。1.對(duì)比性試驗(yàn)試驗(yàn)了五組不同的工藝，l號(hào)為原工藝(原工藝為840土10'C)，其它為低溫新工藝。各工藝的參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果列于表l中，將表中的滲層梯度值繪成曲線如圖2所示。不難看出，20032(TC溫度內(nèi)，同樣溫度新工藝均比老工藝硬度高約HV40HV100，并且溫度越低最終硬度越高，從圖3曲線以及圖6還可直觀顯現(xiàn)，低溫工藝滲層薄而陡，較高溫度則厚而平緩，結(jié)果是相同有效硬化層深度，總滲層老工藝為0.4mm以上，而新工藝僅需0.2mm左右，85%以上為共析、過共析層的有效硬化層。變形量是3爐的平均數(shù)據(jù)，也呈現(xiàn)出隨著溫度的降低，變形逐漸減少的規(guī)律，而且整爐零件變形均勻一致。新工藝表面狀況和金相組織共滲缺陷也明顯好于原工藝(詳見圖3)。表l試驗(yàn)結(jié)果表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2.變形的試驗(yàn)從新工藝挑選出效果更優(yōu)的本發(fā)明的5號(hào)工藝在部分修改后，作變形方面的重復(fù)試驗(yàn)(試生產(chǎn)工藝也相同)，另件原始平面度小于O，3。30件一組平疊一起，(每件原始平面度《0.3)，根據(jù)一組高度的變化值得出單件處理前后的變形增加量。按正常生產(chǎn)時(shí)的裝爐間隔，要求淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間《20s，油槽不攪拌，入油后上下也不動(dòng)，零件在垂直吊掛狀態(tài)下，進(jìn)行除油、低溫回火工序，結(jié)束后再拆卸，100%測(cè)評(píng)。連續(xù)做了5爐，全部達(dá)到了變形增加量《0.08mm/件，而以前最好指標(biāo)為0.12~0.26mm/件，全部零件平面度符合要求。而老工藝做出的零件很多都翹曲成"~"形，必須經(jīng)過330'C以上的夾平回火。新工藝一爐總時(shí)間2小時(shí)45分鐘，原工藝一爐總時(shí)間3小時(shí)30分鐘。試生產(chǎn)期間曾多次進(jìn)行滲層均勻性檢査，在料架和零件的不同位置，檢測(cè)硬化層深度，均達(dá)到技術(shù)要求。大量的爐次表明，有效硬化層數(shù)值重復(fù)、穩(wěn)定性較好，波動(dòng)不大，這可能與低溫下擴(kuò)散系數(shù)低，或者精確控制有關(guān)。對(duì)新舊工藝進(jìn)行了耗電量實(shí)測(cè)，電度表單獨(dú)接到試驗(yàn)爐上，裝爐量同為180件。分別讀取前后兩爐在裝爐時(shí)的電度數(shù)，實(shí)耗電量為新工藝40.5度/爐。原工藝55.5度/爐?，F(xiàn)在比原來降低27%。碳控儀對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行程序化自動(dòng)控制(甲醇、氨氣、手工流量計(jì)給定)，操作者只需裝出爐，按鳴叫提示去操作，監(jiān)視記錄，小型打印機(jī)連續(xù)自動(dòng)顯示主要工藝參數(shù)。這種生產(chǎn)方式，一名工人操作兩臺(tái)機(jī)組，儀器可以確保共滲自動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行，工人則有時(shí)間去從事裝掛、除油、回火等輔助工作，而舊工藝完全由人工確定滲劑供給量，難免發(fā)生變動(dòng)和隨意性，由兩人完成三臺(tái)機(jī)組工作量。金相組織新工藝的金相組織見圖3與通常的中溫共滲組織相比，在0.05mm厚的表層，亞表層殘余奧氏體較多，但未超標(biāo)，過渡區(qū)很窄(0.03mm0.05mm以內(nèi))?？少F的是網(wǎng)狀屈氏體明顯減輕，輕微的黑色組織可穩(wěn)定的在合格范圍內(nèi)，無殼狀化合物和不允許的碳化物缺陷；金相觀察，表面并未看到過飽和的碳化物顆粒拉伸試驗(yàn)與零件同批板材加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，與零件同爐共滲淬火，各試樣均經(jīng)28(TC回火，與原材料相比本發(fā)明的5號(hào)工藝強(qiáng)度指標(biāo)提高最少約10%，但在塑性指標(biāo)上是各工藝最高的，其它數(shù)據(jù)顯示隨溫度提高強(qiáng)度提高，試驗(yàn)結(jié)果符合強(qiáng)化機(jī)制的解釋，因?yàn)楸景l(fā)明的5號(hào)工藝，無論心部的固溶強(qiáng)化和滲層的表面強(qiáng)化都相比輕微。對(duì)零件作彎曲試驗(yàn)，新工藝至90°時(shí)裂而不斷，而原工藝零件此前已開裂并很快斷裂，但彎曲抗力明顯要大。滲層成分化驗(yàn)與零件同類鋼材的試棒，經(jīng)相同工藝處理后，取表層0.08mm的剝屑化驗(yàn)其中碳、氮的含量。業(yè)內(nèi)一般認(rèn)為中溫碳氮共滲后，碳含量0.75%1.0%，氮含量0.25%0.45%，在這個(gè)范圍為宜，并不是硬性嚴(yán)格的指標(biāo)，因?yàn)闇囟仍礁?，碳含量越高，溫度越低，越易于滲入更多的氮。如有資料指出。76(TC共滲，氮含量己遠(yuǎn)超碳含量(分別為0.75%碳，0.95%氮)?；?yàn)結(jié)果看出，含碳稍偏低，含氮偏高，但總量較高，這表明760'C時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)以滲碳為主的中溫碳氮工藝，這無論在理論上或?qū)嵺`上已實(shí)屬不易。權(quán)利要求1.一種薄鋼片類零件熱處理方法，其特征是包括以下步驟1)排氣，送入甲醇、氨氣排出爐內(nèi)空氣，空氣排盡后關(guān)閉排氣孔；2)上碳勢(shì)，均勻加熱零件25~35分鐘，溫度790℃~800℃，用丙酮做為共滲；3)快速滲碳，共滲溫度790℃～800℃，碳勢(shì)1.8％～1.9％，時(shí)間30-45分鐘，使用丙酮、甲醇、氨氣混合液；4)均降溫，降溫時(shí)間30分~45分降到溫度760℃~770℃，保溫1~2分鐘同時(shí)啟動(dòng)沖淡泵，穩(wěn)定碳勢(shì)在1.4％~1.5％；5)淬火，淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間≤20秒，淬火油不攪拌，零件入油后靜止不動(dòng)，淬火油溫160℃~170℃，分級(jí)淬火；6)除油、低溫回火完成熱處理工藝。2.如權(quán)利要求1所述的薄鋼片類零件熱處理方法，其特征是所述的步驟1中甲醇、氨氣含量為，甲醇240滴/小時(shí)、氨氣200升/小時(shí)。3.如權(quán)利要求1所述的薄鋼片類零件熱處理方法，其特征是所述的步驟2中丙酮用量為160200滴/小時(shí)。4.如權(quán)利要求1所述的薄鋼片類零件熱處理方法，其特征是所述的步驟3中丙酮、甲醇、氨氣含量為，丙酮80滴/小時(shí)、甲醇200滴/小時(shí)、氨氣150升/小時(shí)。5.如權(quán)利要求1所述的薄鋼片類零件熱處理方法，其特征是所述的步驟6中低溫回火工藝為溫度200220°C，時(shí)間6090分鐘。全文摘要本發(fā)明涉及一種薄鋼片類零件熱處理方法，包括以下步驟1)排氣，2)上碳勢(shì)，3)快速滲碳，4)均降溫，5)淬火，6)除油、低溫回火完成熱處理工藝。本發(fā)明的熱處理方法使用了低溫處理工藝，所以對(duì)薄片型零件造成的形變小，省略了繁瑣的夾平回火工序，加快了生產(chǎn)進(jìn)度，一爐生產(chǎn)時(shí)間比以前減少40分鐘，縮短生產(chǎn)周期20％；同時(shí)低溫工藝降低了耗電量，節(jié)約了能源，并且不會(huì)生成大量碳黑，得到的成品零件表面硬度高，雖然強(qiáng)度略有降低，但是可塑性好，適用于處理受力不大，要求耐磨，易變形的薄鋼片類型的零件，具有很大的推廣應(yīng)用潛力潛力。文檔編號(hào)C21D9/00GK101381804SQ20081020147公開日2009年3月11日申請(qǐng)日期2008年10月21日優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日發(fā)明者湯渝正申請(qǐng)人:寧波宏協(xié)機(jī)械制造有限公司