滲碳鋼20CrMnTi鍛件鍛造后空冷至室溫，得到鐵素體、珠光體、魏氏體及貝氏體組成的混合組織時，加熱到930℃滲碳后冷卻到850℃淬火時仍出現粗大奧氏體晶粒，呈明顯的組織遺傳性。若鍛造后經過熱處理，得到鐵素體和珠光體的混合組織，經滲碳淬火后，組織明顯細化，不再出現組織遺傳性，這就是鍛造后熱處理的意義。小型齒輪鍛件熱處理的目的主要有：鍛件材質為20CrMnTi，設備為等溫退火連續爐（見圖1），由高溫區、快冷區和等溫區組成。
圖1? 等溫退火生產線示意
等溫退火工序為鍛件先進高溫加熱區，由室溫加熱至940℃，并保溫一段時間，使其充分奧氏體化，然后進入快冷區，在5~10min內從950℃快冷至650℃，使鍛件快速進入正確相變區間，再經650℃保溫，使鍛件充分相變至鐵素體 珠光體組織，送出爐外空冷至室溫。工藝曲線如圖2所示。
需要注意的是，由于鍛件的尺寸不同，等溫退火工藝曲線應根據生產現場實際情況進行調整。原則是保證鍛件金相組織1~3級，表面硬度控制在160~210HBW為宜。經過試驗，此生產工藝同樣適用于小型軸類鍛件的退火，設備生產能力為600kg/h。鍛件材質為20CrMnTi，設備為網帶式余熱退火爐（見圖3），由加熱爐和快冷室組成。預熱退火工序是鍛件成形后直接送入加熱爐內，650℃保溫45min，然后進入快冷室，20min內冷卻至70℃以下。工藝曲線如圖4所示。
圖3? 余熱退火生產線示意
圖4? 等溫退火工藝曲線
在利用鍛件余熱退火時，重點是要把握鍛件入爐溫度和爐內保溫時間，經過現場試驗發現一般鍛件入爐溫度應控制在800℃以上，此時退火后的金相及硬度最為合適；而800℃以下的鍛件利用余熱退火后很可能出現組織、硬度不合格的現象，應加以嚴格注意。保溫時間和溫度也不能一概而論，應根據鍛件的大小和薄厚程度適當調整。另外，余熱退火出爐后也可以空冷至室溫，我公司采用風冷主要是考慮到退火后鍛件直接由員工裝入拋丸機清理氧化皮，這樣就不需要設置中間貨店了。此設備生產能力為600kg/h，退火后鍛件金相組織1~3級，表面硬度控制在160~210HBW。①工藝穩定性較高，鍛件硬度的離散度可控制在20HBW/批以內。整個退火過程容易控制，退火后的鍛件不論是金相組織還是表面硬度均能達到要求，也是目前使用最廣泛的鍛件熱處理方式。②由于它獨立在鍛造生產線之外，和其他鍛造設備可動率不相互影響，既不會因為某一設備的故障而停爐，也不會因為等溫退火線的不正常使鍛造生產線停止。①要待鍛件完全冷卻后再重新將其加熱到940℃左右，會造成能源浪費。②等溫退火線無法并入鍛造生產線，實現“一個流”式的鍛造生產方式。因此需要專門設立待正火貨店，等鍛件量滿足等溫退火設備生產能力后統一入爐，這樣的中間貨店會大量占用場地資源以及流動資產，不符合豐田生產方式中“0”中間在庫的思想。①節能環保，與我們國家現在所提倡的低碳經濟相符合，它利用鍛件的余熱，省去了加熱環節，其能耗可降至一般等溫退火的50%。②與鍛造生產線結合在一起，節省了中間在庫所占用的場地資源以及流動資金。①雖然余熱退火工藝已經被證明是可靠的，在生產中也得到了廣泛應用，但由于鍛造設備的不同，以及鍛造作業者操作速度不同等問題，其入爐溫度相對比較難控制，容易造成組織硬度的不合格。②它必須緊跟在每條鍛造生產線之后，與其他鍛造設備的可動率相互影響，也就是說余熱退火爐或者這條鍛造生產線的任何一個設備發生故障，將直接導致整條生產線全部停產。③由于退火爐升溫、降溫過程耗時耗電，所以余熱退火所匹配的鍛造生產線最好是三班運轉的飽和生產線，至少也要保證兩班制產能，不然生產8h，空爐運轉16h是得不償失的。以上就是筆者對小型齒輪鍛件退火熱處理工藝的點滴認識，大部分是來自生產實踐之中，可能會和某些參考資料有出入。但筆者認為這是正常的現象，現實中很難找到放之四海而皆準的一套生產工藝。沒有最好的，只有最適合的。大家可以根據實際生產的質量、成本、交貨期、場地等各方面因素綜合到一起加以衡量，選擇適合的鍛件退火工藝。希望這篇論文能夠給讀者在工藝選擇時提供一定的參考和幫助。
