高頻熱處理材料及利用該材料的齒輪制造方法
【技術(shù)領(lǐng)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(guò)程中變形量穩(wěn)定且具有與滲碳熱處理同等標(biāo)準(zhǔn)物理特性的材料，將這種 材料按照齒輪類部件的標(biāo)準(zhǔn)加工后再通過(guò)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(shù)】
[0002] 一般來(lái)說(shuō)，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(shí)，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(huì)因珠光體組織的增加而導(dǎo)致碳鋼的物理性質(zhì)與機(jī)械性能發(fā)生變 化。即如果增加碳的含量，鋼的抗張強(qiáng)度、屈服點(diǎn)就會(huì)增加，但是大約達(dá)到0.9%以上之后反 而會(huì)減少，同時(shí)拉伸、沖擊值反而也會(huì)減少，脆性會(huì)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(guò)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(guò) 0.3 %的鋼被稱為"硬鋼"。
[0004] 熱處理（heat treatment)是通過(guò)加熱、冷卻提高工業(yè)材料的特性。如果當(dāng)對(duì)物質(zhì) 加熱后再使其冷卻，內(nèi)部組織就會(huì)發(fā)生變化，有時(shí)其性質(zhì)就會(huì)顯著改善。
[0005] 鋼鐵作為一種能夠通過(guò)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(jiān)硬以至于能夠?qū)︿撹F自身進(jìn)行砍削 的程度。
[0006] 在熱處理之前進(jìn)行退火（annealing)，這是因?yàn)殍T造組織或鍛造組織等通過(guò)退火 處理后能夠成為標(biāo)準(zhǔn)組織，因此在原來(lái)的熱處理程序之前需要進(jìn)行退火處理。
[0007] 如果通過(guò)淬火?回火處理使其溫度從大約900°C的情況下驟降，就會(huì)導(dǎo)致鋼鐵產(chǎn) 生特有的相變（馬氏體相變），從而形成非常堅(jiān)硬的組織，然后再在200~600°C的條件下 進(jìn)行再次加熱就可以制造出高強(qiáng)度鋼。
[0008] 另外，在傳遞動(dòng)力的機(jī)械要素中，齒輪類部件主要使用低碳鋼。低碳鋼通過(guò)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(guò)材料熱處理工序和滲碳熱處理工序，由此會(huì) 消耗大量的費(fèi)用與時(shí)間。另外，如果為了節(jié)約費(fèi)用與時(shí)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(shù)問(wèn)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(guò)利用鉬元素控制 晶粒生長(zhǎng)而獲得微粒，由此不經(jīng)過(guò)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(guò)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(shù)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(gòu)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(jìn)行磨削加工的步驟；將經(jīng)過(guò)磨削加工的齒輪 類部件進(jìn)行齒切加工的熱前齒切步驟；對(duì)齒輪類部件上形成的齒切部位利用高頻進(jìn)行輪廓 熱處理的步驟；對(duì)經(jīng)過(guò)輪廓高頻熱處理的齒輪類部件進(jìn)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(jìn)行輪廓熱處理的步驟（S400)是在850~940°C的 條件下進(jìn)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(guò)程中變形量穩(wěn)定，具有與滲碳熱處理同等標(biāo)準(zhǔn)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(guò)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(guò)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(guò)此舉，不經(jīng)過(guò)滲碳熱處理也能獲得同等的物理特性。
[0021] 另外，通過(guò)此舉，在熱鍛之后不再經(jīng)過(guò)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(shuō)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(guò)依據(jù)本發(fā)明高頻熱處理材料的晶粒生長(zhǎng)而獲得微粒過(guò)程的方塊 圖。
[0024] 符號(hào)說(shuō)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(shí)施方式】
[0030] 下面，將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)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(guò) 依據(jù)本發(fā)明高頻熱處理材料的晶粒生長(zhǎng)而獲得微粒過(guò)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(guò)高頻熱處理獲得馬氏體（Martensite)組織。為了增加強(qiáng)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(dǎo)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(quán)項(xiàng)】
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(gòu)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(gòu)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(jìn)行磨削加工的磨削加工步驟（S200); 將經(jīng)過(guò)磨削加工的齒輪類部件進(jìn)行齒切加工的熱前齒切步驟（S300); 對(duì)齒輪類部件上形成的齒切部位利用高頻進(jìn)行輪廓熱處理的輪廓高頻熱處理步驟 (S400)； 對(duì)經(jīng)過(guò)輪廓高頻熱處理的齒輪類部件進(jìn)行收尾處理的熱后加工步驟（S500)。
3. 根據(jù)權(quán)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(jìn)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(guò)程中變形量穩(wěn)定且具有與滲碳熱處理同等標(biāo)準(zhǔn)物理特性的中碳鋼材，將這種材料按照齒輪類部件的標(biāo)準(zhǔn)加工后再通過(guò)輪廓高頻熱處理就可以制造出表面強(qiáng)度和硬度很高的齒輪。
【IPC分類】C22C38-54, B23P15-14, C21D9-32
【公開(kāi)號(hào)】CN104745957
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410842203
【發(fā)明人】崔炳虎
【申請(qǐng)人】現(xiàn)代岱摩斯股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日
【公告號(hào)】EP2889392A1, US20150184271