工业技术New 啄赢／．UtU I N U ．L 3C h i n a N e wTec hno l eB a n d Produ 。1、嗣囵囫翟墨团喇、●■出‘U ‘墨圃■-t ■瞄一20C r M nM o 钢预先热处理工艺的改进与分析 赵羹惠
(山东上汽汽车变速器有限公司，山东烟台265500)
摘要：20C r M nM o 材料用去应力退火代替等温退火的预先热处理，即保证了零件的最终使用性能。又提高了零件的生产效率。同时降低了能源消耗，节约生产成本。 关键词：去应力正火；等温退火；渗碳淬火；疲劳试验
1概述钢件的正火和退火是应用非常广泛的热处理，作为预先热处理工序，安排在锻造或铸造之后，切削(粗)加工之前．用以消除前一工序所带来的某些缺陷．为随后的工序做准备。汽车零件的预先热处理足零件生产过程
中至关重要的环节，零件经锻造后，不但存在残余应力．而且组织粗大、不均匀、成分也有偏析．这样的零件机械性能低劣．严重影响切削加工．同时在淬火时极容易造成变形和开裂。只有经(1)去应力退火T 艺l 温度℃620I 热冷区I 620l 风冷I 时间(分钟)80145625(2)金相组织及硬度检验金相组织按S EP —1520(2)金相组织及硬度检测结果如下．金相 组织评定按G B ／T 262—1999I 蝴目马氏蝽及残糊
余照瞳眸碳蝴辅崩}马。鲫a 捩衰厕i 仳屠漾l 搏‘嬷^抖3级I 级nO l 5t m l 07】Tn ”娜℃"／盛t V I O l 托办B 火件3擐I 域001咖m m 渤期35I }珉C "／碧HV
I O 显微组织带状组织{E 平衡组织硬度I l 铁索体+粒状珠光体小于3级无155—195H B 过适当的退火或正火处理，使零件组织细化．成份均匀，应力消除，才能改善零件的机械加工性能，并为随后的热处理(渗碳、淬火)作好组织准备。220C rM nM o 钢预处理工艺分析20C r M n M o 钢是汽车变速器齿轮件的主要材料之一，齿轮是变速器中的主要零件。它担负着传递动力，改变运动速度的任务。以材料牌号为20C r M n M o 钢的输入轴为例．其生产过程为：落料一球化退火一冷挤压(锻造)一等温退火。(或去应力退火卜切削加工一最终热处理一研磨。现生产中常以等温退火作为输入轴的预先热处理工艺．即，口r 以获得较为理想的组织状态．又可以获得优良的切削性能。但因其耗能费时，往往不能满足生产量的需求．成为生产中的“瓶颈”。为了改变其生产状况，我们对输入轴的预先热处理工艺进行了改进．采用去应力退火作为输入轴的预先热处理．现就两种工艺情况进行分析。
(3)分析去应力退火也叫低温退火，其优点是：可以消除锻件的残余应力，且退火温度低，时间短，能源消耗少。不足之处是：由于退火温度比较低(<A 1)。组织没有变化。对于输入轴来说组织的均匀性完全取决于前一道球化退化的组织均匀程度，因而球化退化工序的质量将直接影响到零件的后序切削
加工及最终热处理，控制好球化退火质量至关重要。我{fi x 寸球化退火后的金相组织要求是球化率不小于75％。3等温退火及去应力退火工艺对切削性能的影响对低碳钢而言．最有利于切削加工的组织是均匀分布的片状珠光体和铁素体．如果珠光体星球状或趋于球状的话，材料的韧性增加。会使刀具磨损加快，零件的粗糙度增大。20C r M n M o 钢等温退火后的金相组织是片状珠光体和铁索体，组织及晶粒大小分布I c S i i n P S N i C r l Io C u 0．20-0．250．15-0．350．90-1．100．03姒X 0．03M ^)(O ．25蛐埙0．95-1．350．08_o ．150．∞螂2．1材料化学成分：％2．2等温退火工艺及分析(1)等温退火工艺(2)金相组织及硬度检验金相组织评
定按G B ／T 13320-9I ；GB ／T 13299--01较均匀．其组织形式完全符合切削加工的要求，是比较理想状态。去应力退火的零件与等温退火相比．塑性及韧性有所增加，组织的均匀性有所降低，会对切削加丁的刀具产生一定的影响。故我们对这两种预处理状态的输入轴进行了切削加t 的对比试验．结果发现：经去应力退火的零件．只有在输人轴中心钻孔及精乍削两个妊微组【织带状靠【织l 非平维J 钉I 织实际品粒度硬度I 片状珠光体及铁索体小于3级I 无6．9级137．187哪(3)分析采用等温退火的优点是：退火后组织为均匀分布的片状珠光体和铁索体．晶粒大小比较均匀．硬度稳定．波动范围小。不足之处是：退火温度高，时间长，能源消耗比较大．当生产量大时．其生产节拍往往不能满足生产需求。
2．3去应力退火工艺及分析工位上，刀具磨损相对严重一些，在其它
工位上的加1=与等温退火零件一样。刀具的使用寿命并无明品变化。
4等温退火及去应力退火工艺对最终热
处理(渗碳淬火)质量的影响
两种不同预处理的零件经切削加工后。采用相同的热处理T 艺对其进行洛碳淬火。
(1)输入轴渗碳淬火L 艺
从以上检测结果可以看到：采用去应力退火与采用等温退火预热处理对最终热处理质量尢较大影响，属于工艺正常接受范围，两种预先热处理工艺．完全可以达到零件的热处理质量要求。(3)总成疲劳试验为了验证．变更工艺是否影响最终使用性能．进行2台去应力退火件的变速器总成疲劳试验，2台变速器按试验大纲经10个循环运行后所有梢位都能正常换挡．无零件断裂，经拆解各轴承档无剥落，无异响，各档齿面无点蚀．剥落现象，试验合格。5小结用去应力退火代替等温退火进行输入轴的预先热处理是完全可行的。即保证了零件的最终使用性能．又提高了零件的生产效率。去应力退火工艺时间只为等温退火工艺时间的一半。利用现有的等温退火炉进行输入轴的去应力退火．能源消耗大幅度降低。按年产十五万台计算．仅一项能耗费用．每年可节约61．9万元。此T 艺已应用到另外两种冷锻件上，现已形成批量生产。三种零件每年节省的直接费用在200万元以上。综上所述．我们认为：用
去应力退火代替等温退火是可行，在提高生产效率的同时。降低了能源消耗。虽然在切削加丁过程中降低
了部分刀具的使用寿命，但从整体来说。生产
质量得到了保证，成本得到了降低。达到了我
们改进工艺的目的。
◆考文献
111金属材料及热处琨上海科学技术出版社
吏芙堂主编
【2】金属热处理原覆机械工业出版社刘云
旭主缡【3】钢铁材料手册中固标准出版社总缡辑委
员会缟著
中围新技术新产品一139—
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