正火是齿轮锻件毛坯常用的一种预备热处理工艺,锻件通过正火可以获得要求的硬度以及较稳定的金相组织,为后续机械加工做好准备。锻件的正火经历了普通箱式炉正火到连续炉等温正火的过程,目前等温正火已在国内大中型齿轮企业广泛应用。而随着热处理工艺和设备的不断发展以及人们对节约能源的要求,锻造余热正火则成为一种新的锻件正火发展方向。
8620H齿轮锻件的正火技术要求硬度要求160~197HB;金相组织按照“GB/T13320-1991钢质模锻件金相组织评定图及评定方法”,合格级别应为1~3级;参照国外某公司TES-019标准:正火后不能含有大于30%的断离珠光体组织以及不可以接受的带状组织。
由于毛坯在1000℃左右停锻,此时锻件仍处于奥氏体状态,通过控制冷却,使锻件停锻后在可控的温度范围内通过传送装置进入等温炉中保温,发生组织转变。从而获得要求的硬度和良好的组织状态。
由于余热正火没有对锻件进行重新加热奥氏体化,而停锻后锻件奥氏体晶粒比正常重新加热的晶粒显著增大,而且这种粗大晶粒的特性会在后续的渗碳加热时发生组织遗传,使最终的零件性能恶化,因此必须很好地控制锻件在终锻后的冷却和等温转变,使其产生均匀的铁素体和珠光体组织。工艺参数主要有锻件进入等温炉的温度即入炉温度、等温炉温度和保温时间等,而锻件的入炉温度则是控制锻件余热正火质量的关键工艺参数。将等温温度设定在珠光体转变温度范围内(630℃左右),要求锻件终锻后在传送装置上不能重叠,通过调整传送带转速来控制锻件的入炉温度,保温时间为90min。
合理地控制锻件的入炉温度(650~700℃)就可以得到均匀的平衡组织,而且将锻件硬度控制在156~170HB,部分品种锻件甚至在160~168HB,极大减少了锻件的硬度散差;当锻件入炉温度高于700℃,硬度偏低;当锻件入炉温度低于630℃就有可能产生断离珠光体组织。
由于等温正火重新对锻件进行奥氏体化加热,在一定程度上细化了晶粒,因此硬度接近的经余热正火和等温正火处理的锻件,在相同放大倍数下余热正火组织晶粒要大于等温正火,但组织级别仍在要求范围之内。
锻件采用锻造余热正火减少了二次奥氏体加热消耗的大量能源,一台锻造主机生产的所有锻件几乎可以全部经余热处理,生产效率高。锻件余热正火后表面光亮,氧化皮薄,后续抛丸清理时间较等温正火节约近2/3。
锻造余热正火时,通过控制锻件的冷却速度将锻件入炉温度控制在650~700℃,再经过适当的保温就可以得到适合的硬度和良好的组织。余热正火可将锻件硬度控制在156~170HB,部分品种锻件甚至在160~168HB,更有利于后续机械加工。锻件余热正火可代替等温正火,而且可以节约能源和人力。