滲碳鋼件鍛造毛坯預先熱處理的現(xiàn)狀及存在的問題

  鍛造毛坯的預先熱處理,不僅對切削加工性能有極大的影響,,而且對最終熱處理變形也有重大影響,。為了提高齒坯的可切削性,消除鍛造應力,,使組織均勻化,,目前國內(nèi)對滲碳鋼齒坯普遍采用正火處理。正火是將鋼材或鋼件加熱到臨界點Ac3或Acm以上的適當溫度,,保持一定時間后在空氣中冷卻,,得到珠光體類組織的熱處理工藝。正火是一種傳統(tǒng)的老工藝,,因其設(shè)備,、工藝要求簡單,能耗少,,一直被廣泛采用,,但并非完美無缺,。

  隨著汽車工業(yè)的發(fā)展及對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高,,特別是引進車型用鋼材料的多樣化,普通的正火處理已達不到齒坯預先熱處理的目的,。鑒于普通正火處理是將鋼件加熱到高溫奧氏體化后在空氣中(有時吹風)冷卻到室溫,,屬于毛坯熱處理,加之以往對正火鋼件要求的硬度范圍較寬(156~207HBS),,一般不檢查顯微組織,,加之又多在鍛造工廠(車間)進行,,故通常容易被人們所忽視。對于鍛件正火后究竟需要獲得什么樣的顯微組織形態(tài)和硬度指標,,既缺乏深入理論研究,,又缺少生產(chǎn)性實踐探討。實際上我國目前普遍存在這類零件切削后表面粗糙,、切削刀具使用壽命低,、滲碳淬火前后變形波動較大等問題,這些與正火顯微組織不良,、硬度不佳有密切的關(guān)系,。

  在實際生產(chǎn)中,滲碳鋼鍛造毛坯經(jīng)正火處理后,,由于不能控制正火的冷卻速度,,因此奧氏體分解相變無法控制,必然在一個溫度區(qū)間內(nèi)連續(xù)進行,,因而獲得的顯微組織和硬度也可能不同,。有些鋼件由于冷卻速度較大,有可能局部甚至全部獲得非平衡組織(α-Fe魏氏組織,、貝氏體等),,這不僅影響切削加工性能,而且也會改變鋼件滲碳淬火后的變形規(guī)律,,會因變形過大而報廢,,這種情況在淬透性波動較大的鋼中更易出現(xiàn)。對于冷卻速度較小的鋼件,,由于鋼的硬度過低,,切削時易發(fā)生塑性變形,形成切削瘤,,出現(xiàn)“粘刀”,、“燒刀”現(xiàn)象。一般熱處理的變形量隨機加工變形量的增大而增大,,由于機加工工藝不當,,如拉削速度過快、刀具磨損切削時所造成的殘余應力,、拉削過程中基準面不平,、存在鐵屑等異物、齒輪拉花鍵孔時出孔方向不當?shù)榷伎墒篃崽幚碜冃瘟吭龃?。通過改進機加工工藝,,加工變形量可得到有效控制。

  近年來,隨著引進車型帶來齒輪材料多樣化和對齒輪質(zhì)量的高標準要求,,采用普通正火處理已難以滿足汽車生產(chǎn)的要求,。鍛件的正火處理不僅要求硬度在一個較窄的范圍之內(nèi)(鋼件切削加工時易斷屑、表面光潔),,而且要求獲得穩(wěn)定的顯微組織(較粗的鐵素體晶粒加較細的珠光體),,以改善切削加工性能及穩(wěn)定滲碳淬火后的變形規(guī)律。美國金屬學會向能源部提交的國際研發(fā)計劃中,,提出的目標之一就是“努力達到熱處理零件的零變形和最大限度的均勻性”,。為了滿足上述要求,需對正火工藝進行改進,,以獲得正火所要求的顯微組織和硬度范圍,。