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上海热处理厂有限公司
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上海热处理厂重载齿轮渗碳淬火喜获上海市高新技术成果转化认定 6/19/2009 4:25:00 PM
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热处理设备展厅
退火炉, 渗碳炉, 盐浴炉, 真空炉, 淬火炉, ...
日前,上海热处理厂有限公司接上海市科技委员会通知,由我司上报的《新型重载齿轮和轴承渗碳淬火技术》已正式被上海市科技委员会批准,认定为上海市高新技术成果转化项目。

1、项目概述

新型重载齿轮和轴承渗碳淬火技术是由上海热处理厂有限公司基于重载减速箱项目对重载齿轮热处理的需求(加工零件为减速箱的关键部件,工作时承载繁重,冲击力强,要求安全性高,且出口到世界各地),通过我公司的自主研发,最终形成的一套新型渗碳淬火技术,通过本项目技术可以实现对重载齿轮和轴承渗碳层深度及表面碳化物级别等技术质量要求高的渗碳淬火处理,达到表面硬度高、渗层深度高、渗碳层组织和性能良好稳定的技术指标,该技术指标已达到国际先进水平。本项目技术已成功用于国内外多家减速箱项目中,并出口至美国、德国、法国、阿联酋等国家,应用前景广阔。

本项目技术可为机械制造行业和大型装备行业提供专业化学热处理服务。机械制造行业和大型装备行业的重要零部件要求具有耐磨、抗表面接触疲劳和抗弯曲疲劳等综合性能,而要达到这些高参数质量要求,化学热处理环节是其最重要的环节之一。化学热处理质量的好坏决定着加工产品的使用性能和使用寿命,是影响整个零件甚至整个设备质量和后续生产成本的关键因素。质量的精确控制一方面是选择自动化的设备,另一方面是选择优化工序。

本项目提出了一种新型复合热处理工艺,使加工产品的氧化脱碳倾向和后续淬火开裂倾向降低,保证加工产品的高质量性能。同时,也使工件的化学热处理过程后道工序的降温时间和下道升温工序的时间缩短20%或更多。此项工艺技术的规模化应用将对热处理工业具有重要意义。

通过本项目服务,一方面可以提高产品质量、延长使用寿命,保证零件的渗碳深度、硬度、金相组织等技术要求,另一方面,缩短渗碳热处理工艺周期20%,降低能耗约10%(以渗碳深度2.5mm为例),适用于各种渗碳材料(除高合金渗碳钢)制成的重载齿轮、轴类等重要零件,具有节能减耗,操作简化,质量稳定可靠的优点,具有显著的社会经济效益,对促进我国制造业和装备业的发展具有重大意义。

本项目使用的是一种新型渗碳淬火复合处理工艺,工艺技术服务过程主要包括:零件经渗碳后降温至600—650℃,等温后再820-840℃保温,出炉淬火并回火。上述方法,改变了传统的20CrMnMo渗碳后炉冷至550℃,再出炉空冷至室温,并重新进炉加热至830-850℃保温淬火和回火的方法,与传统工艺相比,新工艺将渗碳淬火的工艺时间从原来的68小时缩短为45小时,缩短了23小时,大大提高了生产效率,同时,具有更好的处理性能和稳定性。本项目工艺流程见图1所示。

本项目技术已经申请了20CrMnMo节能渗碳淬火复合热处理工艺的发明专利,专利申请号:200810036905.9,项目技术经浦东科技信息中心检索达到国际先进水平。

2、国内外行业现状和发展趋势

近年来,我国热处理生产技术通过对引进先进技术的消化吸收,已有了突出的变化,取得长足发展。由于过去的起点低、底子薄,就整体来说,热处理生产技术水平和先进工业国家比较尚有较大的差距。在当前世界经济一体化的大趋势中,提高机械产品质量和在国内外市场的竞争力是当务之急,热处理生产技术也必须迎头赶上,才能抓住机遇、迎接新的挑战,以求尽快减少和缩短与国际先进水平的差距,尽早使我国的热处理技术和机械产品质量进入世界先进行列。

渗碳是当今热处理领域应用中广泛的一种化学热处理工艺,在此工艺过程中,中低碳钢经渗碳并淬火、回火后可使其表面具有较高硬度及耐磨性,同时,保持其心部具有高的韧性等特点。目前,国内采用的渗碳工艺普遍存在渗碳时间长这一问题,因而寻找一种能大幅度缩短渗碳工艺周期,同时能节约能源和降低生产成本的渗碳新工艺是热处理行业技术发展的新趋势。

目前国内外对新处理工艺的研究,通常通过研究新的促渗剂,提高渗碳温度,直生式气氛、金属表面活化催渗技术、离子轰击(离子渗碳或渗氮)、化学催渗技术 (稀土催渗法)等方法来缩短工艺周期,降低成本。但这些方法都只适用于渗碳深层较低(≤1mm)的加工零件,而对于渗碳深层较高(>1mm)的零件,只有通过气体渗碳的方法,而传统的气体渗碳方法虽然可以达到深层深度的技术要求,但零件渗碳冷却时渗层容易开裂,质量稳定性差,无法有效保证达到技术要求。而一些在机械制造业和大型装备业常用的重载齿轮、轴类等产品,常常是此类渗碳冷却时渗层容易开裂的材料,同时产品又要求比较高的渗层深度,这类产品的化学热处理是国内外热处理行业遇到的难题。本项目技术就是在此环境下,为了满足重载齿轮、轴类等产品的高渗层深度又不开裂的技术设计要求而作的研究,研发出一种新的热处理工艺,即达到了高的技术质量,又达到了节能的目的。

随着我国机械制造行业的快速发展,特别是在国际舞台上日渐显现的技术实力,都要求有技术难度更大、创新性更强的热处理工艺与之配套,以满足机械制造行业的整体发展。特别是在当前节约型社会建设大环境下,对节能环保的要求也将更加迫切和严格,本项目正是应对这一变化,紧跟时代发展步伐的高新技术服务行业。

3、技术创新点

创新点一:使用复合渗碳工艺取代传统渗碳工艺,大幅度缩短工艺时间,节能、高效

传统的工艺技术是20CrMnMo渗碳后炉冷至550℃,再出炉空冷至室温,并重新进炉加热至830-850℃保温淬火和回火的方法。由于出炉冷时间长,而且重新升温也需要一定的时间,在炉里建立所需要的碳势也需要一定的时间,传统工艺具有生产周期比较长的缺点,在目前节约能源、降低能耗的环境下,市场迫切需求能综合生产周期,节能降耗的市场需求。

本项目的工艺技术是零件经渗碳后降温至600—650℃,等温后再820-840℃保温,出炉淬火并回火。通过等温保温这个阶段代替出炉冷后再重新升温和建立碳势的阶段,以渗层深度2.5-2.8mm为例,新工艺将渗碳淬火的工艺时间从原来的68小时缩短为45小时(不计回火),降低能耗约10%,同时还减少了渗碳剂的消耗。

结论:缩短渗碳热处理工艺周期20%,降低能耗约10%。

创新点二:产品性能方面,减少了出炉环节,避免工件与空气接触,从而表面氧化脱碳倾向降低,表面硬度和疲劳强度增加。

传统的工艺技术是先炉冷至550℃,再出炉空冷至室温,工件与空气接触的范围增加,工件表面很容易氧化脱碳,造成表面硬度不够,疲劳强度过低的问题。而本项目的工艺技术是在炉里等温保温,减少了出炉环节,避免工件与空气接触,从而表面氧化脱碳倾向降低,可以达到表面硬度58-62HRC,有效硬化层深度最高可达到4.0-4.9mm, 疲劳强度提高50%-120%,疲劳寿命延长5-100倍。

结论:氧化脱碳倾向降低,提高加工产品的表面硬度和疲劳强度

创新点三:加工产品的材料范围增加,提高产品的稳定性,确保加工产品的综合质量

本项目的工艺使可加工的材料范围增加,如20CrMnMo材料采用此工艺,加工产品可以得到良好的渗碳层组织,传统工艺加工此类材料,渗碳冷却时容易发生开裂。另外,炉冷至600—650℃等温,等温过程对渗碳层表面碳化物有球化作用,渗碳层内部组织均匀分布,使产品内部应力集中很小,增加了加工产品的耐磨性,提高产品的稳定性,确保加工产品的综合质量。

结论:加工产品的材料范围增加,提高产品的稳定性。

4、主要技术特点

通过本项目技术的处理,处理后的产品性能可以达到高渗层深度又淬火不开裂的技术设计要求,以一种材料为20CrMnMo的大型齿轮(模数 m =20,零件尺寸:Ф1190mm×330mm, 单件重量: 1879kg,z =72)产品为例,测试结果如下:

表面硬度:60-61.5HRC

有效硬化层深度:CHD=4.82 mm

表面碳化物级别:1级

表面马氏体及残余奥氏体级别:2级

表面非马氏体组织0.026mm

心部组织为低碳马氏体,心部铁素体级别为2级

5、专利权利要求书的内容

①一种20CrMnMo节能渗碳复合热处理工艺,按照下列步骤进行:

☆ 根据工件技术选择合适的工艺参数进行渗碳;

☆ 工件随炉缓慢降温,渗层表面逐步析出少量细网渗碳体。降温至600—650℃时,炉内保温一段时间,工件发生奥氏体向珠光体重结晶转变,同时渗碳层表面碳化物发生球化作用;

☆ 升温至820-840℃保温,出炉淬火,使奥氏体转变为马氏体;

☆ 进行回火处理。

② 根据权利要求1所述的20CrMnMo节能渗碳复合热处理工艺,其特征在于:在第一步骤中,所述的渗碳温度为920℃—940℃。

③ 根据权利要求1所述的20CrMnMo节能渗碳复合热处理工艺,其特征在于:所述的回火温度为200—240℃。

④ 根据权利要求1或2所述的20CrMnMo节能渗碳复合热处理工艺,其特征在于:所述的渗碳过程中通入渗碳剂。

⑤ 根据权利要求4所述的20CrMnMo节能渗碳复合热处理工艺,其特征在于:所述的渗碳剂为甲醇或丙酮。

6、技术秘密保护措施

我公司主要通过申请专利和建立保密制度,保护本项目产品的技术秘密。

申请专利,寻求法律保护。公司申请了发明专利保护,专利名称:20CrMnMo节能渗碳复合热处理工艺,专利申请号:200810036905.9。

同时,为了防止公司核心技术人员流动造成的技术泄密,公司还与员工签订了保密条款和避免同业竞争条款,同时,公司为员工提供了较好的发展空间,通过企业文化、激励措施等吸引员工。

在信息化方面,公司建立了内部局域网,加强公司的信息化管理。

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·佳工网友 梁兴南 于7/17/2014 6:25:00 PM评论说:
冲床模具可以渗淡吗(电话:13672329151)
·佳工网友 巢红波 (Email) 于9/16/2011 1:47:00 PM评论说:
有M42材质高速钢含钴锥钻需淬火,但水平要绝对OK的!需符保证的(电话:13961167787)

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