CN103710714A - 汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法 - Google Patents

汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法，包括：渗碳步骤，将齿轮置于加热炉内，加热炉从室温升到900±5℃以渗碳，渗碳时间3～4小时，且渗碳中的强渗阶段的碳势CP为1.06±0.03C%，扩散阶段的碳势CP为0.85±0.03C%；淬火步骤，将渗碳后的齿轮冷却至830±5℃，接着均温25～35分钟，然后在90±10℃淬火油中淬火；回火步骤，淬火后的齿轮在165±5℃中进行2～3小时回火。在保证渗碳层质量的前提下，适当降低渗碳温度和淬火温度，提高淬火油温，适当提高渗碳碳势，以产生如下技术效果：不延长渗碳时间，降低能耗；能防止黑色组织产生，以明显提高齿轮表面硬度，耐磨性和抗疲劳强度，减小变形，提高齿轮传动平衡性，降低噪音，提高齿轮使用寿命。

Description

汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法。
背景技术
汽车变速箱齿轮是技术要求最高的零部件之一，齿轮在运转过程中，相互啮合的齿面之间既有滚动又有滑动，同时齿轮还受到脉冲应力和交变弯曲应力的作用，因此要求齿轮需经过热处理以具有良好的硬度、耐磨性、抗疲劳性能，高尺寸精度，运转中的低噪音的性能。
渗碳淬火、碳氮共渗是变速箱齿轮表面强化最主要的热处理方法。现有的渗碳淬火中，渗碳温度通常为920-940℃，渗碳碳势CP通常为1.0-1.2C%，以期获得高质量的渗碳表层，但它存在有如下不足：1、渗碳温度高，时间长，能耗大；2、变形大；3、存在黑色组织，致使硬度偏低，降低抗疲劳，降低耐磨性，缩短使用寿命。
发明内容
本发明提供了汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法，其克服了背景技术中汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：
汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法，包括：
A.渗碳步骤，将齿轮置于加热炉内，加热炉从室温升到900±5℃以渗碳，渗碳时间3～4小时，且渗碳中的强渗阶段的碳势CP为1.06±0.03C%，扩散阶段的碳势CP为0.85±0.03C%；
B.淬火步骤，将渗碳后的齿轮冷却至830±5℃，接着均温25～35分钟，然后在90±10℃淬火油中淬火；
C.回火步骤，淬火后的齿轮在165±5℃中进行2～3小时回火。
一较佳实施例之中：该齿轮材质为低碳钢。
一较佳实施例之中：该齿轮材质为20CrMnTi。
一较佳实施例之中：该渗碳步骤中，加热炉升到900±5℃后，渗碳分为起始阶段、强渗阶段和扩散阶段；该起始阶段的碳势CP为0.95±0.03C%；强渗阶段的碳势CP为1.06±0.03C%；扩散阶段的碳势0.85±0.03C%。
一较佳实施例之中：该渗碳步骤中，起始阶段的时间为9-11分钟，强渗阶段的时间170-190分钟，扩散阶段的时间为25-35分钟。
一较佳实施例之中：该渗碳步骤中，向加热炉内通入甲醇和丙烷
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
在保证渗碳层质量的前提下，适当降低渗碳温度和淬火温度，提高淬火油温，适当提高渗碳碳势，以产生如下技术效果：a、降低渗碳温度和淬火温度，不延长渗碳时间，降低能耗；b、能防止黑色组织产生，获得均匀的渗碳层，改善渗碳淬火后的渗碳层显微组织，获得最佳金相组织，以明显提高齿轮表面硬度，耐磨性和抗疲劳强度；c、减小变形，提高齿轮加工与装配尺寸精度，提高齿轮传动平衡性，降低噪音，提高齿轮使用寿命。
通入甲醇和丙烷能调整优化炉内气氛中的碳势。
具体实施方式
汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法，包括：
A.渗碳步骤，将齿轮装入料筐，再置入密封箱式多用加热炉内，加热炉从室温升到900±5℃以渗碳，渗碳时间3～4小时；本实施例之中，该加热炉从室温升到900℃，渗碳时间3小时40分钟。
在升温到900±5℃后向加热炉通入甲醇和丙烷并开始渗碳，该渗碳分为起始阶段、强渗阶段和扩散阶段；其中：渗碳的起始阶段的碳势CP为0.95±0.03C%，9-11分钟；渗碳的强渗阶段的碳势CP为1.06±0.03C%，170-190分钟；渗碳的扩散阶段的碳势CP为0.85±0.03C%，25-35分钟；本实施例之中，起始阶段的碳势CP为0.95C%，10分钟；强渗阶段的碳势CP为1.06C%，180分钟；扩散阶段的碳势CP为0.85C%，30分钟；
B.淬火步骤，将渗碳后的齿轮冷却至830±5℃，接着均温25～35分钟，然后在90±10℃淬火油中淬火；本实施例之中，将渗碳后的齿轮冷却至830℃，接着均温30分钟，然后在90±5℃淬火油中淬火，并低速搅拌；
C.回火步骤，淬火后的齿轮在165℃中进行2～3小时回火。
本实施例之中：该齿轮材质为低碳钢，例如选用20CrMnTi。
本实施例之中，该甲醇和丙烷的加入比例：10:3-4。该甲醇的加入量例如60-76ml/min/立方米3（加热炉容积）。
采用上述处理方法能产生如下技术效果：1、热处理后的齿轮，有效硬化层深度为0.5-0.8mm，表面硬度为HRC59-63，硬化级别为1级；2、防止因内氧化产生黑色组织，获得最佳金相组织；3、变形减少1/2，精度提高2-3级，碳化物级别为1级，降低噪声；4、节电5%。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法，其特征在于：包括：
A.渗碳步骤，将齿轮置于加热炉内，加热炉从室温升到900±5℃以渗碳，渗碳时间3～4小时，且渗碳中的强渗阶段的碳势CP为1.06±0.03C%，扩散阶段的碳势CP为0.85±0.03C%；
B.淬火步骤，将渗碳后的齿轮冷却至830±5℃，接着均温25～35分钟，然后在90±10℃淬火油中淬火；
C.回火步骤，淬火后的齿轮在165±5℃中进行2～3小时回火。
2.根据权利要求1所述的汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法，其特征在于：该齿轮材质为低碳钢。
3.根据权利要求1所述的汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法，其特征在于：该齿轮材质为20CrMnTi。
4.根据权利要求1或2或3所述的汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法，其特征在于：该渗碳步骤中，加热炉升到900±5℃后，渗碳分为起始阶段、强渗阶段和扩散阶段；该起始阶段的碳势CP为0.95±0.03C%；强渗阶段的碳势CP为1.06±0.03C%；扩散阶段的碳势0.85±0.03C%。
5.根据权利要求4所述的汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法，其特征在于：该渗碳步骤中，起始阶段的时间为9-11分钟，强渗阶段的时间170-190分钟，扩散阶段的时间为25-35分钟。
6.根据权利要求1或2或3所述的汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法，其特征在于：该渗碳步骤中，向加热炉内通入甲醇和丙烷。
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