齒輪件余熱等溫退火工藝
目前，國內外熱處理行業都在圍繞降低熱處理能源消耗、改善熱處理作業環境而進行技術改造。利用鍛件鍛造后的余熱進行等溫退火，可以節省加熱能源，提高鍛件熱處理質量，改善車間作業環境，減少后續拋丸清理時間，縮短工藝周期。因此，國內許多鍛造公司都在探索鍛件鍛造后的余熱等溫退火工藝的應用。
我公司多年來一直在研究調試余熱等溫退火工藝，并且用“TL1354”、“TL1356”、“TL4125”、“TL4129”、“TL4124S”、“TL4227”等7種材料的鍛件進行了大量工藝試驗，取得了成功。采用普通等溫退火工藝，每小時生產量為1.2t，如果采用余熱等溫退火工藝，每小時生產量為4t，大大提高了生產效率。現以材料為“TL4227”倒檔齒輪為例對其余熱等溫退火工藝進行剖析。
1.鍛件技術要求
鍛件為倒檔齒輪，形狀如圖1所示，鍛件重量為1.9kg，硬度要求為149～170HBW（dB=4.60～4.90），材料為TL4227,具體化學成分見附表。
圖 1
TL4227化學成分（質量分數）%）
C | Si | Mn | S | P | Cr | Al |
0.14～0.22 | ≤0.12 | 1.0～1.5 | 0.02～0.035 | ≤0.035 | 0.8～1.3 | 0.015～0.04 |
2.工藝原理
普通等溫退火工藝為將鋼加熱到Ac3以上30～50℃的溫度，在此溫度下保溫一定時間后，比較迅速地冷卻到稍低于Ar1的某一溫度，作長時間等溫，直到使奧氏體完全轉變為珠光體，然后以任意速度進行冷卻的熱處理工藝方法。
鍛件余熱等溫退火工藝是在鍛件終鍛切邊后,以一定的冷卻速度冷到珠光體轉變溫度,在此溫度保溫到珠光體轉變結束為止，然后出爐空冷的熱處理工藝方法。采用鍛件余熱等溫退火可獲得粗細均勻的珠光體組織,可大大改善鍛件的切削加工性能。
3.工藝方法
使用設備及工裝為推輥式連續電阻爐、料箱和HB-3000型布氏硬度計。
具體工藝曲線見圖2，加熱溫度是600℃，上料帶速頻率為70Hz，爐輥速度頻率為70Hz，保溫時間2h，出爐冷卻方式為空冷。
圖 2
鍛打后的鍛件通過輸送帶（以一定的速度）進入余熱等溫退火電阻爐的料箱中，爐中共有17個料箱，爐中的輥子周期性帶動料箱向前運動，鍛件大約保溫2h，然后出爐空冷。余熱等溫退火后的鍛件硬度比較均勻，完全符合技術要求，金相組織為鐵素體+珠光體。
余熱等溫退火后鍛件硬度實際值：152～163HBW（dB=4.70～4.85），符合硬度技術要求。余熱等溫退火后鍛件的金相組織見圖3。
圖 3
4.結語
余熱等溫退火工藝大大簡化了生產工序，減少了鍛件的物流周轉成本，避免了鍛件二次加熱重新熱處理產生氧化、脫碳的傾向。同時，也減少了后續拋丸清理工序的成本,節約了能源, 降低了鍛件成本，僅此倒檔齒輪一項每年就為公司節約二十多萬元。目前，我公司已研究試驗成功了7種材料近30個品種的鍛件余熱等溫退火工藝，鍛件的熱處理質量都比較穩定。
作者：楊慧萍
單位：一汽巴勒特鍛造（長春）有限公司
來源：《金屬加工（熱加工）》雜志
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