離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 離合器的從總零件盤(pán)轂盤(pán)由于在工作中承受扭轉(zhuǎn)沖擊，其往往發(fā)生扭轉(zhuǎn)疲勞斷 裂。例如在玉柴350系列產(chǎn)品中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)采用4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，在產(chǎn)品進(jìn)行首次2. 5倍耐久 沖擊試制過(guò)程中，離合器盤(pán)轂盤(pán)的疲勞壽命約5萬(wàn)次（然而其實(shí)際要求為10萬(wàn)次），特別 是個(gè)別樣件直在測(cè)試中變形失效。現(xiàn)有技術(shù)離合器盤(pán)轂盤(pán)的材料選用碳含量為〇. 1%的10 號(hào)鋼，并通過(guò)碳氮共滲淬火+回火的熱處理工藝，其疲勞壽命僅為5萬(wàn)次左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn) 足離合器盤(pán)轂盤(pán)的疲勞壽命要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足離合器盤(pán)轂 盤(pán)的疲勞壽命要求的缺陷，提供一種離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝。
[0004] 一種離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝，其包括以下步驟：
[0005] S1、選擇20CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼作為離合器盤(pán)轂盤(pán)的制作材料，將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)放 入加熱爐內(nèi)加熱，將爐氣碳勢(shì)CP控制在0. 5至0. 7 ;
[0006] S2、當(dāng)20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)的溫度穩(wěn)定在850至870°C時(shí)，往爐內(nèi)通入氮?dú)?、甲醇和?烷，其中通入氮?dú)獾牧髁恐禐?. 6至3. 0立方米/小時(shí)；通入甲醇的流量值為2. 2至2. 6 升/小時(shí)；通入丙烷的流量值0. 35至0. 55立方米/小時(shí)；將爐氣的碳勢(shì)CP控制在0. 9至 1. 1，并保持該狀態(tài)10分鐘；
[0007]S3、將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)的溫度維持在850°C至870°C，往爐內(nèi)繼續(xù)通入氨氣，其中 通入氨氣的流量值為〇. 31至0. 39立方米/小時(shí)；將爐氣的碳勢(shì)CP控制在0. 9至1. 1，并 保持該狀態(tài)110至130分鐘；
[0008] S4、將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行油冷淬火；然后對(duì)20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行回火處理，回 火的溫度控制在250至270°C，回火保溫的時(shí)間為110至130分鐘；然后進(jìn)行空氣冷卻至常 溫；
[0009]S5、對(duì)冷卻的20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行拋丸處理。
[0010] 本發(fā)明針對(duì)目前熱處理工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足離合器盤(pán)轂盤(pán)的疲勞壽命要求的缺陷， 選擇20CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼作為離合器盤(pán)轂盤(pán)的制作材料，通過(guò)Fe、Mo優(yōu)先生成碳化物，基本 消除鋼的回火脆性，通過(guò)Mo的碳化物在較高的溫度時(shí)，不會(huì)全部熔化，由于Mo的彌散分布， 能夠細(xì)化晶粒，提高了強(qiáng)度和韌性了通過(guò)在淬火過(guò)程中通過(guò)氨氣，能夠生成殘余奧氏體，有 利于提高離合器盤(pán)轂盤(pán)的疲勞壽命；同時(shí)通過(guò)在熱處理后拋丸，在零件表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，進(jìn) 一步提高了疲勞壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝圖；
[0012] 圖2是20CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過(guò)碳氮共滲淬火+回火后的金相圖；
[0013] 圖3為未進(jìn)行拋丸處理的20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)表面劃痕引發(fā)的裂紋圖；
[0014] 圖4為拋丸后20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)表面包絡(luò)狀形貌圖；
[0015] 圖5為拋丸表面應(yīng)力圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 如圖1所示，在本發(fā)明實(shí)施例的離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝中，其包括以下步驟：
[0017]S1、選擇20CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼作為離合器盤(pán)轂盤(pán)的制作材料，將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán) 放入加熱爐內(nèi)加熱，將爐氣碳勢(shì)CP控制在0. 5至0. 7。爐內(nèi)的初始溫度約為850-900°C 左右，將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)放入高溫爐內(nèi)，20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)會(huì)吸收部分熱量，然后爐內(nèi)溫度 開(kāi)始上升，因此圖1剛開(kāi)始一段呈V型折線。20CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼中，其各種元素的質(zhì)量比 為：C0? 17-0. 24% ;SiO. 17-0. 37%;Mn0? 40-0. 70%;Mo0? 15-0. 25%;Cr0? 80-1. 10%; P彡0.03% ;S< 0.025%，其余為Fe。由于增加了C含量，并且增添了Cr和Mo元素，碳 氮共滲淬火后盤(pán)轂盤(pán)心部的硬度提高，提高了離合器盤(pán)轂盤(pán)的強(qiáng)度和耐沖擊性能。并且Mo 在有Cr存在的情況下，F(xiàn)e、Mo優(yōu)先生成碳化物，可以基本消除鋼的回火脆性。并且Mo的碳 化物在較高的溫度時(shí)，不會(huì)全部熔化，由于其分布彌散，從而能夠細(xì)化晶粒，提高離合器盤(pán) 轂盤(pán)的強(qiáng)度和韌性。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟S1中的爐氣碳勢(shì)為0. 6。
[0019]S2、當(dāng)20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)的溫度穩(wěn)定在850至870°C時(shí)，往爐內(nèi)通入氮?dú)?、甲醇和?烷，其中通入氮?dú)獾牧髁恐禐?. 6至3. 0立方米/小時(shí)；通入甲醇的流量值為2. 2至2. 6 升/小時(shí)；通入丙烷的流量值0. 35至0. 55立方米/小時(shí)；將爐氣的碳勢(shì)CP控制在0. 9至 1. 1，并保持該狀態(tài)10分鐘。
[0020] 優(yōu)選地，所述步驟S2中通入氮?dú)獾牧髁恐禐?. 8立方米/小時(shí)；通入甲醇的流量 值為2. 4升/小時(shí)；通入丙烷的流量值0. 45立方米/小時(shí)；將爐氣的碳勢(shì)CP控制在1. 0。
[0021]S3、將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)的溫度維持在850°C至870°C，往爐內(nèi)繼續(xù)通入氨氣，其中 通入氨氣的流量值為〇. 31至0. 39立方米/小時(shí)；將爐氣的碳勢(shì)CP控制在0. 9至1. 1，并 保持該狀態(tài)150至170分鐘。
[0022] 20CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼在通過(guò)氨氣后，經(jīng)過(guò)金相顯微鏡檢查殘余奧氏體約為15%，有 利于提高離合器盤(pán)轂盤(pán)的疲勞壽命；而現(xiàn)有技術(shù)中10號(hào)鋼在金相顯微鏡檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)有殘 余奧氏體。
[0023]優(yōu)選地，所述步驟S3中將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)的溫度維持在860°C，往爐內(nèi)繼續(xù)通入 氨氣，其中通入氨氣的流量值為〇. 35立方米/小時(shí)；將爐氣的碳勢(shì)CP控制在1. 0,并保持 該狀態(tài)120分鐘。
[0024]S4、將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行油冷淬火；然后對(duì)20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行回火處理，回 火的溫度控制在250至270°C，回火保溫的時(shí)間為110至130分鐘；然后進(jìn)行空氣冷卻至常 溫。
[0025]優(yōu)選地，所述步驟S4中對(duì)20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行回火處理，回火的溫度控制在 260°C，回火的時(shí)間為120分鐘。圖2為20CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過(guò)碳氮共滲淬火+回火后的 金相圖。
[0026]S5、對(duì)冷卻的20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行拋丸處理。
[0027] 經(jīng)過(guò)拋丸處理，除去了盤(pán)轂盤(pán)表面的劃痕（盤(pán)轂盤(pán)表面的劃痕如圖3所示），降低 了應(yīng)力集中；拋丸后表層黑色組織被完全拋掉，降低了盤(pán)轂盤(pán)疲勞裂紋的萌生；拋丸后盤(pán) 轂盤(pán)表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，能夠進(jìn)一步提高了盤(pán)轂盤(pán)的疲勞壽命。拋丸后20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)表面 包絡(luò)狀形貌如圖4所示。拋丸表面應(yīng)力圖如圖5所示。
[0028] 優(yōu)選地，所述步驟S5中拋丸處理前將弧高值控制在0? 17至0? 23mm。比如0? 17mm、 0. 20mm、0. 23mnu
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，各種材料采用不同的熱處理工藝的效果對(duì)照如下表所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝，其特征在于，其包括以下步驟： 51、 選擇20CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼作為離合器盤(pán)轂盤(pán)的制作材料，將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)放入加 熱爐內(nèi)加熱，將爐氣碳勢(shì)CP控制在0. 5至0. 7 ; 52、 當(dāng)20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)的溫度穩(wěn)定在850至870°C時(shí)，往爐內(nèi)通入氮?dú)?、甲醇和丙烷，?中通入氮?dú)獾牧髁恐禐?. 6至3. 0立方米/小時(shí)；通入甲醇的流量值為2. 2至2. 6升/小 時(shí)；通入丙烷的流量值0. 35至0. 55立方米/小時(shí)；將爐氣的碳勢(shì)CP控制在0. 9至1. 1，并 保持該狀態(tài)10分鐘； 53、 將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)的溫度維持在850°C至870°C，往爐內(nèi)繼續(xù)通入氨氣，其中通入 氨氣的流量值為〇. 31至0. 39立方米/小時(shí)；將爐氣的碳勢(shì)CP控制在0. 9至1. 1，并保持 該狀態(tài)150至170分鐘； 54、 將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行油冷淬火；然后對(duì)20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行回火處理，回火的 溫度控制在250至270°C，回火保溫的時(shí)間為110至130分鐘；然后進(jìn)行空氣冷卻至常溫； 55、 對(duì)冷卻的20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行拋丸處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝，其特征在于，所述步驟Sl中的爐氣 碳勢(shì)為〇. 6。
3. 如權(quán)利要求1所述的離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝，其特征在于，所述步驟S2中通入氮 氣的流量值為2. 8立方米/小時(shí)；通入甲醇的流量值為2. 4升/小時(shí)；通入丙烷的流量值 0. 45立方米/小時(shí)；將爐氣的碳勢(shì)CP控制在1. 0。
4. 如權(quán)利要求1所述的離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝，其特征在于，所述步驟S3中將 20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)的溫度維持在860 °C，往爐內(nèi)繼續(xù)通入氨氣，其中通入氨氣的流量值為 0. 35立方米/小時(shí)；將爐氣的碳勢(shì)CP控制在1. 0,并保持該狀態(tài)120分鐘。
5. 如權(quán)利要求1所述的離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝，其特征在于，所述步驟S4中對(duì) 20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行回火處理，回火的溫度控制在260°C，回火的時(shí)間為120分鐘。
6. 如權(quán)利要求1所述的離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝，其特征在于，所述步驟S5中拋丸處 理前將弧高值控制在〇. 17至0. 23mm。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種離合器盤(pán)轂盤(pán)熱處理工藝，其包括：選擇20CrMo作為離合器盤(pán)轂盤(pán)的材料，將20CrMo放入加熱爐內(nèi)加熱，將爐氣碳勢(shì)CP控制在0.5至0.7；當(dāng)盤(pán)轂盤(pán)的溫度在850至870℃時(shí)，往爐內(nèi)通入氮?dú)狻⒓状己捅?；將爐氣的碳勢(shì)CP控制在0.9至1.1，并保持該狀態(tài)10分鐘；S3、將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)的溫度維持在850℃至870℃，往爐內(nèi)繼續(xù)通入氨氣，其中通入氨氣的流量值為0.31至0.39立方米/小時(shí)；將爐氣的碳勢(shì)CP控制在0.9至1.1，并保持該狀態(tài)150至170分鐘；S4、將20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行油冷淬火；然后對(duì)20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行回火處理，回火的溫度控制在250至270℃，回火的時(shí)間為110至130分鐘；然后進(jìn)行空氣冷卻至常溫；S5、對(duì)冷卻的20CrMo的盤(pán)轂盤(pán)進(jìn)行拋丸處理。
【IPC分類(lèi)】C21D1-18, C23F17-00, C23C8-32, C21D9-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104762449
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510131588
【發(fā)明人】陳 勝
【申請(qǐng)人】湖北三環(huán)離合器有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月25日