[发明专利]高频热处理材料及利用该材料的齿轮制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高频热处理材料及利用该材料的齿轮制造方法。特别是，可以获得在高频热处理过程中变形量稳定且具有与渗碳热处理同等标准物理特性的材料，将这种材料按照齿轮类部件的标准加工后再通过轮廓高频热处理就可以制造出表面硬度高的齿轮。

背景技术

一般来说，齿轮类部件使用的材料为碳钢或普通钢，是以Fe，C为主要成分的合金并分别含有少量的锰(Mn)、硅(Si)、磷(P)、硫(S)等元素。此时，碳(C)为0.03～1.7％，锰(Mn)为0.2～0.8％，硅(Si)为0.35％以下，硫(S)为0.06％以下，其余成分为铁。如果增加碳成分的含量，就会因珠光体组织的增加而导致碳钢的物理性质与机械性能发生变化。即如果增加碳的含量，钢的抗张强度、屈服点就会增加，但是大约达到0.9％以上之后反而会减少，同时拉伸、冲击值反而也会减少，脆性会增加。

如果碳含量低于0.3％为低碳钢，如果碳含量在0.3～0.5％以下范围内为中碳钢，如果碳含量超过0.5％为高碳钢。碳含量低于0.3％的钢被称为“软钢”，碳含量超过0.3％的钢被称为“硬钢”。

热处理(heat treatment)是通过加热、冷却提高工业材料的特性。如果当对物质加热后再使其冷却，内部组织就会发生变化，有时其性质就会显著改善。

钢铁作为一种能够通过热处理使其特性大幅改变的材料，为了确保能够自由变形可以将其制造得柔软一些。相反，也可以将其制造得坚硬以至于能够对钢铁自身进行砍削的程度。

在热处理之前进行退火(annealing)，这是因为铸造组织或锻造组织等通过退火处理后能够成为标准组织，因此在原来的热处理程序之前需要进行退火处理。

如果通过淬火·回火处理使其温度从大约900℃的情况下骤降，就会导致钢铁产生特有的相变(马氏体相变)，从而形成非常坚硬的组织，然后再在200～600℃的条件下进行再次加热就可以制造出高强度钢。

另外，在传递动力的机械要素中，齿轮类部件主要使用低碳钢。低碳钢通过热锻、材料热处理、磨削加工及热前齿切加工、渗碳热处理和热后加工等工序制造。

但是，在热锻之后，由于还需要再经过材料热处理工序和渗碳热处理工序，由此会消耗大量的费用与时间。另外，如果为了节约费用与时间而采用高频热处理，材料表面又很难获得马氏体组织。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于，与现有材料相比减少铬等元素的用量，通过利用钼元素控制晶粒生长而获得微粒，由此不经过渗碳热处理工序就可获得同等的物理特性，因此在热锻之后不再经过材料热处理工序即可完成磨削加工工序，最终减少制造工序。

技术方案

本发明的高频热处理材料变形量稳定，具有与渗碳热处理同等的物理特性，其成分包括：碳(C)0.50～0.55重量％、硅(Si)0.30～0.50重量％、锰(Mn)0.35～0.55重量％、铜(Cu)0.30重量％以下、镍(Ni)0.25重量％以下、铬(Cr)0.25重量％以下、钼(Mo)0.35～0.45重量％、硼(B)0.002～0.004重量％、铝(Al)0.025～0.045重量％、其余成分为Fe。

本发明的利用高频热处理材料的齿轮制造方法包括：将由碳(C)0.50～0.55重量％、硅(Si)0.30～0.50重量％、锰(Mn)0.35～0.55重量％、铜(Cu)0.30重量％以下、镍(Ni)0.25重量％以下、铬(Cr)0.25重量％以下、钼(Mo)0.35～0.45重量％、硼(B)0.002～0.004重量％、铝(Al)0.025～0.045重量％、其余成分为Fe构成的材料在1200℃条件下热锻的步骤；将材料按照齿轮类部件的形态进行磨削加工的步骤；将经过磨削加工的齿轮类部件进行齿切加工的热前齿切步骤；对齿轮类部件上形成的齿切部位利用高频进行轮廓热处理的步骤；对经过轮廓高频热处理的齿轮类部件进行收尾处理的热后加工步骤。

另外，本发明的上述利用高频进行轮廓热处理的步骤(S400)是在850～940℃的条件下进行15分钟的热处理。

有益效果

本发明可以获得在高频热处理过程中变形量稳定，具有与渗碳热处理同等标准物理特性的中碳材料。

另外，将材料加工成齿轮类部件后，通过轮廓高频热处理可以获得表面硬度非常高的齿轮。

另外，通过此举，与现有材料相比减少了铬等合金元素的用量，从而可以降低成本。

另外，通过此举，不经过渗碳热处理也能获得同等的物理特性。