齿轮件余热等温退火工艺

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作者：杨慧萍

单位：一汽巴勒特锻造（长春）有限公司

来源：《金属加工（热加工）》杂志

目前，国内外热处理行业都在围绕降低热处理能源消耗、改善热处理作业环境而进行技术改造。利用锻件锻造后的余热进行等温退火，可以节省加热能源，提高锻件热处理质量，改善车间作业环境，减少后续抛丸清理时间，缩短工艺周期。因此，国内许多锻造公司都在探索锻件锻造后的余热等温退火工艺的应用。

我公司多年来一直在研究调试余热等温退火工艺，并且用“TL1354”、“TL1356”、“TL4125”、“TL4129”、“TL4124S”、“TL4227”等7种材料的锻件进行了大量工艺试验，取得了成功。采用普通等温退火工艺，每小时生产量为1.2t，如果采用余热等温退火工艺，每小时生产量为4t，大大提高了生产效率。现以材料为“TL4227”倒档齿轮为例对其余热等温退火工艺进行剖析。

1.锻件技术要求

锻件为倒档齿轮，形状如图1所示，锻件重量为1.9kg，硬度要求为149～170HBW（dB=4.60～4.90），材料为TL4227,具体化学成分见附表。

图  1

TL4227化学成分（质量分数）%）

C	Si	Mn	S	P	Cr	Al
0.14～0.22	≤0.12	1.0～1.5	0.02～0.035	≤0.035	0.8～1.3	0.015～0.04

2.工艺原理

普通等温退火工艺为将钢加热到Ac3以上30～50℃的温度，在此温度下保温一定时间后，比较迅速地冷却到稍低于Ar1的某一温度，作长时间等温，直到使奥氏体完全转变为珠光体，然后以任意速度进行冷却的热处理工艺方法。

锻件余热等温退火工艺是在锻件终锻切边后,以一定的冷却速度冷到珠光体转变温度,在此温度保温到珠光体转变结束为止，然后出炉空冷的热处理工艺方法。采用锻件余热等温退火可获得粗细均匀的珠光体组织,可大大改善锻件的切削加工性能。 

3.工艺方法

使用设备及工装为推辊式连续电阻炉、料箱和HB-3000型布氏硬度计。

具体工艺曲线见图2，加热温度是600℃，上料带速频率为70Hz，炉辊速度频率为70Hz，保温时间2h，出炉冷却方式为空冷。

图  2

锻打后的锻件通过输送带（以一定的速度）进入余热等温退火电阻炉的料箱中，炉中共有17个料箱，炉中的辊子周期性带动料箱向前运动，锻件大约保温2h，然后出炉空冷。余热等温退火后的锻件硬度比较均匀，完全符合技术要求，金相组织为铁素体+珠光体。

余热等温退火后锻件硬度实际值：152～163HBW（dB=4.70～4.85），符合硬度技术要求。余热等温退火后锻件的金相组织见图3。

图  3

4.结语

余热等温退火工艺大大简化了生产工序，减少了锻件的物流周转成本，避免了锻件二次加热重新热处理产生氧化、脱碳的倾向。同时，也减少了后续抛丸清理工序的成本,节约了能源, 降低了锻件成本，仅此倒档齿轮一项每年就为公司节约二十多万元。目前，我公司已研究试验成功了7种材料近30个品种的锻件余热等温退火工艺，锻件的热处理质量都比较稳定。