[发明专利]一种用于热处理生产线推拉车的等温淬火球墨铸铁辊轮及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于热处理生产线推拉车的等温淬火球墨铸铁辊轮及其生产方法，特别是一种采用等温淬火的球墨铸铁，具有石墨自润滑性能，且在运作中能产生硬化层的一种热处理生产线推拉车的等温淬火球墨铸铁辊轮及其生产方法。

背景技术

做为热处理生产线推拉车的关键零件的辊轮会直接影响设备的使用寿命、生产效率和设备的质量与成本。现行惯用的辊轮，是采用低碳合金钢，经机械锻打、初车、精车，再经机械加工后，采渗碳淬火热处理。

渗碳淬火热处理是将低碳合金钢加热至摄氏930度左右进行表面渗碳，在材料表层建立0.8%-1.0%含碳量后，将工件降温至摄氏850度左右，然后移至油槽进行冷却，当工件冷却的温度低于马氏体转变点后，奥氏体即转变为马氏体。

当辊轮承受负荷并作运动时，辊轮表面及轨道因不断地受到应力的作用，一旦到达滚动疲劳临界值，接触面就会产生疲劳破损，在表面的一些部份会发生鱼鳞状薄片的剥离现象，此种现象叫做表面剥离。

上述辊轮其材料利用率低，能量耗损大，成本偏高，且硬化层较薄，质量不稳定，且常因耐磨度不够而开裂，以致硬化层磨损后，将影响推拉车运转精度及运转顺畅度，如继续运转，甚至会导致无法运转，使生产线停摆。

目前的热处理生产线的趋势是向全自动化和大型化方向发展，目前有更多的自动线投入生产,自动线一般在周末及假日可无人当值,对推拉车的订位精度及可靠性要求更高,传统车轮很易磨耗,使得生产线不可靠。传统的多用炉从每炉600公斤增加至每炉5000公斤,车轮的受力增加将近10倍,车轮的磨耗速度也影响设备的可靠性。

发明内容

针对以上所述现知技术的缺点，本发明提供一种采用等温淬火热处理的球墨铸铁而用于热处理生产线推拉车的辊轮及其生产方法，该辊轮具有石墨自润滑性能，且在运作中能产生硬化层，以用来改良某些现有技术中的缺点或提供有用的代替品。

本发明的主要目的系提供一种等温淬火球墨铸铁的辊轮，其在运动中有石墨的自润滑效果，并且在接触时，因为辊轮表面产生的压应力，使得辊轮表面稳定的高碳奥氏体转变成高碳马氏体，厚度约1～10微米的薄层，硬度最高可增加洛氏硬度(Rockwell hardness)约10度,且该硬化层可持续产生。

本发明的另一目的在提供一种用于热处理生产线推拉车的辊轮的生产方法，采用少量机械加工的铸造方式来取代现有技术中的大量机械加工且高耗能的锻造方式。

本发明的再一目的在采用带气氛保护的等温淬火热处理工艺，使辊轮表面完全无氧化，在等温金相组织转变时,尺寸的涨大量是在可控制状况下，相对于渗碳淬火钢,最后的加工量可减少,使得整体加工费用可以降低。

本发明的更一目的在采用含石墨均匀分布在基体的材料来制作辊轮，可产生吸收震动、减少噪音及产生自润滑等效果。

本发明的又一目的在采用比重较钢低10%的等温淬火球墨铸铁，在相同的强度下，辊轮重量能减轻10%，因而可提升整个系统在运动中的加速性及减速性。

本发明的又一目的在采用等温淬火球墨铸铁，其金相组织为针状铁素体及高碳奥氏体，相较于马氏体，较不易氧化生锈，并可提高辊轮的使用寿命。

为达到上述目的，本发明提供一种用于热处理生产线推拉车的等温淬火球墨铸铁辊轮及其生产方法，该辊轮为一种等温淬火球墨铸铁，采用铸造方式及等温淬火热处理，具有石墨自润滑性能，并能在运作过程中产生硬化层；因该辊轮采用铸造方式，可将复杂形状之铸造成形使接近最终尺寸，且只要在一次精加工后，于气密且带有气氛保护的环境下热处理，以防止表面氧化及脱碳；然后在气氛保护的环境中转移至带有调速搅拌及给水装置的淬火槽中进行等温淬火热处理，而获得针状铁素体及高碳奥氏体金相组织。

本发明的用于热处理生产线推拉车的等温淬火球墨铸铁辊轮，至少包含:Fe，还包含以下质量百分含量的元素：碳：3.20～4.0%、硅：2.10～2.90%、锰：0.3～0.65%、磷：≦0.1%、硫：≦0.1%。

在本发明的一个优选实施例中，还包含以下质量百分含量的元素：Cu:0.75～0.85%、Ni:1.90～2.10%、Mo:0.27～0.33%。

在本发明的一个优选实施例中，还包含以下质量百分含量的元素：Sn:0.017～0.023%、Sb:0.0017～0.0023%、O：0.005%、Cr:0.10%、Ti:0.040%、V：0.10%、Al:0.050%、As:0.020%、Bi:0.002%、B：0.002%、Cd：0.005%、Pb:0.002%、Se:0.030%、Te:0.020%。