[发明专利]一种MnCr系列低碳齿轮钢的球化退火方法

说明书

本发明公开了一种MnCr系列低碳齿轮钢的球化退火方法，包括以下步骤：(1)将齿轮钢加热到第一温度，并在第一温度保温1h～4h，第一温度为760℃～800℃；(2)将步骤(1)保温后的齿轮钢冷却至第二温度，然后在第二温度保温6h～10h；再将保温后的齿轮钢出炉空冷至室温，第二温度为640℃～700℃。采用本发明的球化退火方法，能够提高MnCr系列低碳齿轮钢的退火组织的均匀性，改善其冲击功、断面收缩率和硬度；获得适合用于冷挤压用的MnCr系低碳齿轮钢，且本发明的退火方法温度低，时间短，有利于降低生产成本。

技术领域

本发明涉及一种低碳齿轮钢的球化退火方法，特别地涉及一种低碳MnCr钢的球化退火方法，属于金属材料热处理领域。

背景技术

MnCr系低碳齿轮钢是我国引进的德国高标准齿轮用钢,具有洁净度高、淬透性带窄等优点，广泛应用于奥迪﹑大众、沃尔沃等轿车齿轮、齿圈、销套等。

随着中国汽车工业的飞速发展，加之能源危机的日趋严重，人们对环境质量更加重视，促使汽车零部件的生产由传统的能耗高、污染大、毛坯脱碳严重，加工余料大等锻造热成型生产工艺，逐渐向高效、高质、精化、节能节材的冷镦、冷挤压方向发展。但是冷镦、冷挤压的材料要求硬度较低、塑性较好，通常需要球化退火处理。

球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢，在亚共析钢的球化退火方面，虽然我国已有部分机械工厂及冶金企业能够对亚共析钢进行球化处理，但是批量处理过程中存在球化率不高，金属变形抗力大，模具易损坏等问题，需要进一步解决。为此，李兵等采用辊底式连续炉研究了CrMnTi系列球化退火工艺；窦胜涛、闵永安等研究了CrNiMo系球化退火工艺；程维玮研究了在连续炉对20MnCr5进行亚温球化退火能够获得90％以上球化率，硬度在123～140HBW 10/1000/12的钢材，但是其退火时间需要20h以上。

因而，解决MnCr系齿轮钢传统工艺中存在的退火周期长、能耗高等问题，是目前本领域的一个研究方向。

发明内容

针对MnCr系齿轮钢传统工艺中存在的退火周期长、能耗高等问题，本发明提供了一种MnCr系列低碳齿轮钢的球化退火方法，通过采用等温球化退火工艺在8～10h内的退火周期，获得球化效率≥90％，硬度均匀分布在120～135HBW 10/1000/12的钢材。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种MnCr系列低碳齿轮钢的球化退火方法，包括以下步骤：

(3)将所述齿轮钢加热到第一温度，并在所述第一温度保温1h～4h，所述第一温度为760℃～800℃；

(4)将步骤(1)保温后的齿轮钢冷却至第二温度，然后在所述第二温度保温6h～10h；再将保温后的齿轮钢出炉空冷至室温，所述第二温度为640℃～700℃。

上述球化退火方法中，作为一种优选实施方式，按质量百分比，所述MnCr系列低碳齿轮钢的化学成分包括：C:0.14～0.19，Si≤0.40，Mn：1.00～1.30，Cr：0.80～1.10，Ni≤0.15％，Cu≤0.15％，Mo≤0.15％，P≤0.035％，S≤0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述球化退火方法中，作为一种优选实施方式，按质量百分比，所述MnCr系列低碳齿轮钢的化学成分包括：C:0.17％，Si：0.25％，Mn:1.19％，Cr:1.04％，Ni：0.09％，Mo：0.02％，Cu:0.02％，P：0.010％，S:0.031％，Al：0.038％，其余为Fe及不可避免的杂质。

上述球化退火方法中，作为一种优选实施方式，所述球化退火方法适用于16MnCr5和20MnCr5等MnCr系齿轮钢的球化退火处理，优选地，所述球化退火方法适用于16MnCrS5、16/20MnCr5和16/20MnCrS5钢种的MnCr系列低碳齿轮钢的球化退火处理。