CN101737479B - 一种表面为合金钢的耐磨齿轮 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种表面为合金钢的耐磨齿轮，包括齿轮本体，其特征在于：在中碳钢或中碳合金钢的齿轮本体表面采用先渗金属、后渗碳的工艺获得一层厚度为0.1-0.8mm，其元素平均含量为钨2-5％、钼5-12％、铬2-5％、钒0.5-2％和碳0.8-2.5％的耐磨合金层。其制备方法包括如下步骤：(1)在钢铁材料制成的齿轮表面进行等离子钨、钼、铬和钒渗金属工艺；(2)对合金层进行固体渗碳；(3)将上述渗金属、渗碳的齿轮试样淬火；(4)在箱式炉中回火。本发明处理工艺先进，成本低，节约合金，表面硬度高，耐磨性能好，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮，具体是一种表面为合金钢的耐磨齿轮。
背景技术
传统使用的齿轮一般由中碳钢和中碳合金钢材料制成，这种齿轮的不足是表面硬度低、耐磨性能差、使用寿命短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硬度高、耐磨性能好的表面为合金钢的耐磨齿轮。
实现本发明目的的技术方案是：
一种表面为合金钢的耐磨齿轮，包括齿轮本体，其特征在于：在中碳钢或中碳合金钢的齿轮本体表面采用先渗金属、后渗碳的工艺而获得的一层厚度为0.1-0.8mm，其元素平均含量为钨2-5％、钼5-12％、铬2-5％、钒0.5-2％和厚度为1-5mm、碳含量为0.8-2.5％的耐磨合金层。
本发明耐磨齿轮表面合金层的制备方法是：
1、在中碳钢或中碳钢合金材料制成的齿轮表面进行等离子钨、钼、铬和钒渗金属工艺，渗金属工艺为：利用阴极溅射法，阴极电压-900V，将钨、钼、铬、钒制成的烧结板和齿轮试样的温度升到1000℃，保温5h，使被溅射出的钨、钼、铬、钒离子、原子及粒子团迁移吸附并扩散进入到试样内部，形成合金层，保温结束后缓冷到室温；
2、对合金层进行固体渗碳：将上述经渗金属的齿轮试样装入填充好的新旧渗碳剂比为1∶3的铁罐容器中，密封置于950℃的炉中，保温5小时后出炉油冷；
3、将上述渗金属、渗碳的齿轮试样淬火，淬火温度：900-1200℃，保温3分钟，出炉淬入油中；
4、回火：在箱式炉中回火，回火温度150-600℃，时间1h，回火2次。
步骤1所述的被渗材料为中碳钢和中碳合金钢，所述的钨、钼、铬、钒烧结板为30μm的粉，按重量比钨∶钼∶铬∶钒＝2∶5∶2∶1的比例均匀混合36h，加压成型，真空烧结而成；所述的渗金属工艺可以采用气体、液体、固体或等离子方法。
步骤2所述的渗碳工艺可以采用气体、液体或固体方法进行。
本发明经测试，经过200℃×1h回火被处理齿轮表面硬度≥800HV，经600℃×4h回火，表面硬度≥600HV。
本发明处理工艺先进，成本低，节约合金，表面硬度高，耐磨性能好，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明表面为合金钢的耐磨齿轮的结构示意图。
图中：1.齿轮本体 2.合金层
具体实施方式
下面参阅附图对本发明作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例1
在20Cr钢铁材料制造的齿轮本体1表面首先进行等离子钨、钼、铬、钒渗金属工艺。将30μm的W、Mo、Cr、V粉，按重量比钨∶钼∶铬∶钒＝2∶5∶2∶1的比例，均匀混合36小时，放在预先制备好的模具中加压成型，然后进行真空烧结，制成尺寸为50mm×100mm×5mm板状，将W、Mo、Cr、V板和25mm×80mm×3mm的20Cr钢齿轮本体1置于真空容器内设置有阴极和阳极的阴极上，抽真空到小于5Pa时，在阴极和阳极之间加入-900V以上的电压，利用阴极溅射现象，将W、Mo、Cr、V板和齿轮升到1000℃，并保温5小时，此过程中源源不断的被溅射出的W、Mo、Cr、V离子、原子及的粒子团，迁移并吸咐在相对而置的20Cr钢齿轮本体1上，在高温下扩散进入齿轮本体1内部，形成一定厚度的W、Mo、Cr、V合金层2，保温结束后，随炉缓冷到室温；随后对合金层进行固体渗碳；将已经渗金属的20Cr钢齿轮本体1装入填充好的新旧渗碳剂比为1∶3的铁罐中，密封好盖子，置入950℃的箱式炉中，保温5小时出炉入油中，将渗金属渗碳的20Cr钢齿轮本体1和渗入的合金层2进行淬火，淬火是在盐浴炉中加热到1080℃，保温3分钟，出炉后淬入油中，最后在箱式炉中进行200℃×1h×2次回火即成。
通过上述工艺过程形成的齿轮的合金层厚度为0.6mm；合金元素含量为钨4.2％，钼10.1％，铬4.0％，钒2.5％，碳1.8％；表面硬度约850HV。
实施例2
按照实施例1的方法步骤，不同的是：回火温度为600℃×1h，经检测，表面硬度约720HV。
Claims (2)
1.一种表面为合金钢的耐磨齿轮，包括齿轮本体，其特征在于：在中碳钢的齿轮本体表面采用先渗金属、后渗碳的工艺获得一层厚度为0.1-0.8mm，其元素平均含量为钨2-5%、钼5-12%、铬2-5%、钒0.5-2%和碳0.8-2.5%的耐磨合金层。
2.权利要求1所述齿轮的制备方法，包括如下步骤：
（1）在钢铁材料制成的齿轮表面进行等离子钨、钼、铬和钒渗金属工艺，渗金属工艺为：利用阴极溅射法，阴极电压-900V，将钨、钼、铬、钒制成的烧结板和齿轮的温度升到1000℃，保温5h，使被溅射出的钨、钼、铬、钒离子、原子及粒子团迁移吸附并扩散进入到齿轮内部，形成合金层，保温结束后缓冷到室温，所述烧结板，其组份按重量比为：钨:钼:铬:钒= 2:5:2:1；
（2）对合金层进行固体渗碳：将上述经渗金属的齿轮装入填充好的新旧渗碳剂比1:3的容器中，密封置于950℃的炉中，保温5小时后出炉油冷；
（3）将上述渗金属、渗碳的齿轮淬火，淬火温度：900-1200℃，保温3分钟；
（4）在箱式炉中回火，回火温度150-600℃，时间1h，回火2次。
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