CN105154633A - 一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，包括如下步骤：1)升温；2)强渗；3)扩散；4)淬火；5)清洗；6)回火。所述处理工艺渗碳周期明显缩短，提高生产效率，增加产量，具有节能效果，渗碳成本明显降低，经济效益显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺。
背景技术
汽车差速器能够使左、右（或前、后）驱动轮实现以不同转速转动的机构。主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成。功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。差速器是为了调整左右轮的转速差而装置的。在四轮驱动时，为了驱动四个车轮，必须将所有的车轮连接起来，如果将四个车轮机械连接在一起，汽车在曲线行驶的时候就不能以相同的速度旋转，为了能让汽车曲线行驶旋转速度基本一致性，这时需要加入中间差速器用以调整前后轮的转速差。
目前汽车差速器用驱动齿轮的热处理工艺为渗碳淬火，而渗碳周期的长短，对驱动齿轮表面质量及硬度有深远影响，在现有渗碳淬火热处理工艺中，缩短渗碳周期的方法主要是提高渗碳温度和使用化学催渗剂，高温渗碳容易使驱动齿轮畸变量增大，晶粒也容易长大，对设备和材料的要求也更为严格，使齿轮畸变更加难以控制。采用催渗剂会使生产成本提高，对设备也有一定的要求。
对此，目前国内存在如下专利文献：
专利公开号：CN103643240A，公开了一种齿轮的快速渗碳处理工艺，包括如下步骤：四次强渗；四次扩散；零件随炉降温至855～860℃，并保持45～50min，降温过程中维持炉内碳势为0.82～0.85％CP；将零件在855～860℃进行油淬，淬火油温度为90～100℃；清洗去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在65～70℃；将零件在210～220℃进行低温回火，时间200～230min；取出零部件，出炉空冷。该专利公开的热处理工艺在渗碳过程中，分别采用了四次强渗和四次扩散，耗时时间过长，最低也要760min，随之加热时间也长，能耗过高，生产效率过低，严重影响工业化大生产产量。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，所述处理工艺渗碳周期明显缩短，提高生产效率，增加产量，具有节能效果，渗碳成本明显降低，经济效益显著提高。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，包括如下步骤：
1)升温
取渗碳炉，炉盖表面设若干可控制闭合度的排气孔，将炉温升至750~800℃，向炉内滴加甲醇，滴加速度为180~200滴/min，继续升温至830~840℃，开始滴加煤油，煤油滴加速度为240~260滴/min，待炉温升至920~930℃，将所述驱动齿轮放入渗碳炉内，甲醇滴加速度调整至90~100滴/min，煤油滴加速度不变，保温2~3h；
2)强渗
调节渗碳炉炉盖表面排气孔的闭合度，排出渗碳炉内气体，提高渗碳炉炉内压力至1.0~3.0KPa，炉内温度升至930~950℃，保温60~150min，甲醇滴加速度90~100滴/min，煤油滴加速度调至160~180滴/min，对所述驱动齿轮进行渗碳的强渗；
3)扩散
维持渗碳炉炉温在930~950℃，保温50~80min，保持炉内压力在1.0~3.0KPa，对所述驱动齿轮进行扩散处理，扩散过程中，甲醇滴加速度60~80滴/min，煤油滴加速度调至130~150滴/min；
4)淬火
将渗碳处理后的驱动齿轮随渗碳炉降温至850~860℃，取出驱动齿轮，并在850~860℃下，在110~120℃的淬火油中淬火，淬火过程中先快速搅拌油5~8min，搅拌速度30~40Hz，再慢速搅拌8~10min，搅拌速度20~30Hz；
5)清洗
淬火处理后的倒挡从齿放入清洗液清洗，去除表面油渍，清洗液温度60~80℃；
6)回火
清洗后的倒挡从齿送入回火炉内进行低温回火处理，回火温度150~200℃，保温1~2小时，回火后空冷至室温，完成所述驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺。
进一步，所述驱动齿轮用钢为20CrMnTi渗碳钢，含碳量为0.17~0.24wt%。
另，所述渗碳炉为RJJ-75-9T井式气体渗碳炉。
另有，步骤1)中在炉温达到后的保温时间确定方法如下：在炉温达到920~930℃的30~60min后，用玻璃片在渗碳炉废弃排放口观察玻璃片上是否有水蒸汽，如果有，则继续保持甲醇和煤油的滴量，每隔30min重复同样动作，直至玻璃片上没有水蒸汽保温结束，进入强渗步骤。
再，步骤2)中强渗阶段碳势CP为1.5±0.03C%。
再有，步骤2)中渗碳炉内压力为2.2~2.5KPa。
且，步骤3)中扩散阶段碳势CP为0.80±0.03C%。根据权利要求1所述的一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，其特征在于，步骤3)中渗碳炉内压力保持在2.2~2.5KPa。
另，所述驱动齿轮的渗层深度为0.8~1.2mm。
再，热处理后的驱动齿轮表面硬度为75~80HRC。
本发明的有益效果在于：
(1)通过提高渗碳炉内压力渗碳周期最高为410min，较现有渗碳周期至少缩短1/3。提高渗碳炉内压力，提高驱动齿轮表面活性碳原子的量，提高吸附速度，增大驱动齿轮表面的吸附量，提高驱动齿轮表面的碳浓度，同时也增大驱动齿轮表面的碳原子向内部扩散速度，从而缩短渗碳周期，提高生产效率，增加了产量，具有节能效果，渗碳成本降低约1/3，带来了可观的经济效益。
(2)在升温阶段，采用甲醇-煤油组合的渗碳剂，根据温度的不同，灵活调整甲醇和煤油各自的滴加量及滴加温度，甲醇即是保护气，又是载体剂，而煤油是富化剂，可有效提升渗碳效率。
(3)在强渗和扩散阶段，分别控制渗碳的碳势CP，明显提升渗碳效率。
(4)热处理后的驱动齿轮表面硬度高达75~80HRC，与现有驱动齿轮相比提升20~30%。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据厂家的条件作进一步调整，未说明的实施条件通常为常规实验条件。
本发明所提供的一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，包括如下步骤：
1)升温
取渗碳炉，炉盖表面设若干可控制闭合度的排气孔，将炉温升至750~800℃，向炉内滴加甲醇，滴加速度为180~200滴/min，继续升温至830~840℃，开始滴加煤油，煤油滴加速度为240~260滴/min，待炉温升至920~930℃，将所述驱动齿轮放入渗碳炉内，甲醇滴加速度调整至90~100滴/min，煤油滴加速度不变，保温2~3h；
2)强渗
调节渗碳炉炉盖表面排气孔的闭合度，排出渗碳炉内气体，提高渗碳炉炉内压力至1.0~3.0KPa，炉内温度升至930~950℃，保温60~150min，甲醇滴加速度90~100滴/min，煤油滴加速度调至160~180滴/min，对所述驱动齿轮进行渗碳的强渗；
3)扩散
维持渗碳炉炉温在930~950℃，保温50~80min，保持炉内压力在1.0~3.0KPa，对所述驱动齿轮进行扩散处理，扩散过程中，甲醇滴加速度60~80滴/min，煤油滴加速度调至130~150滴/min；
4)淬火
将渗碳处理后的驱动齿轮随渗碳炉降温至850~860℃，取出驱动齿轮，并在850~860℃下，在110~120℃的淬火油中淬火，淬火过程中先快速搅拌油5~8min，搅拌速度30~40Hz，再慢速搅拌8~10min，搅拌速度20~30Hz；
5)清洗
淬火处理后的倒挡从齿放入清洗液清洗，去除表面油渍，清洗液温度60~80℃；
6)回火
清洗后的倒挡从齿送入回火炉内进行低温回火处理，回火温度150~200℃，保温1~2小时，回火后空冷至室温，完成所述驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺。
进一步，所述驱动齿轮用钢为20CrMnTi渗碳钢，含碳量为0.17~0.24wt%。
另，所述渗碳炉为RJJ-75-9T井式气体渗碳炉。
另有，步骤1)中在炉温达到后的保温时间确定方法如下：在炉温达到920~930℃的30~60min后，用玻璃片在渗碳炉废弃排放口观察玻璃片上是否有水蒸汽，如果有，则继续保持甲醇和煤油的滴量，每隔30min重复同样动作，直至玻璃片上没有水蒸汽保温结束，进入强渗步骤。
再，步骤2)中强渗阶段碳势CP为1.5±0.03C%。
再有，步骤2)中渗碳炉内压力为2.2~2.5KPa。
且，步骤3)中扩散阶段碳势CP为0.80±0.03C%。根据权利要求1所述的一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，其特征在于，步骤3)中渗碳炉内压力保持在2.2~2.5KPa。
另，所述驱动齿轮的渗层深度为0.8~1.2mm。
再，热处理后的驱动齿轮表面硬度为75~80HRC。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (10)
1.一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
升温
取渗碳炉，炉盖表面设若干可控制闭合度的排气孔，将炉温升至750~800℃，向炉内滴加甲醇，滴加速度为180~200滴/min，继续升温至830~840℃，开始滴加煤油，煤油滴加速度为240~260滴/min，待炉温升至920~930℃，将所述驱动齿轮放入渗碳炉内，甲醇滴加速度调整至90~100滴/min，煤油滴加速度不变，保温2~3h；
强渗
调节渗碳炉炉盖表面排气孔的闭合度，排出渗碳炉内气体，提高渗碳炉炉内压力至1.0~3.0KPa，炉内温度升至930~950℃，保温60~150min，甲醇滴加速度90~100滴/min，煤油滴加速度调至160~180滴/min，对所述驱动齿轮进行渗碳的强渗；
扩散
维持渗碳炉炉温在930~950℃，保温50~80min，保持炉内压力在1.0~3.0KPa，对所述驱动齿轮进行扩散处理，扩散过程中，甲醇滴加速度60~80滴/min，煤油滴加速度调至130~150滴/min；
淬火
将渗碳处理后的驱动齿轮随渗碳炉降温至850~860℃，取出驱动齿轮，并在850~860℃下，在110~120℃的淬火油中淬火，淬火过程中先快速搅拌油5~8min，搅拌速度30~40Hz，再慢速搅拌8~10min，搅拌速度20~30Hz；
清洗
淬火处理后的倒挡从齿放入清洗液清洗，去除表面油渍，清洗液温度60~80℃；
回火
清洗后的倒挡从齿送入回火炉内进行低温回火处理，回火温度150~200℃，保温1~2小时，回火后空冷至室温，完成所述驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺。
2.根据权利要求1所述的一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，其特征在于，所述驱动齿轮用钢为20CrMnTi渗碳钢，含碳量为0.17~0.24wt%。
3.根据权利要求1所述的一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，其特征在于，所述渗碳炉为RJJ-75-9T井式气体渗碳炉。
4.根据权利要求1所述的一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，其特征在于，步骤1)中在炉温达到后的保温时间确定方法如下：在炉温达到920~930℃的30~60min后，用玻璃片在渗碳炉废弃排放口观察玻璃片上是否有水蒸汽，如果有，则继续保持甲醇和煤油的滴量，每隔30min重复同样动作，直至玻璃片上没有水蒸汽保温结束，进入强渗步骤。
5.根据权利要求1所述的一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，其特征在于，步骤2)中强渗阶段碳势CP为1.5±0.03C%。
6.根据权利要求1所述的一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，其特征在于，步骤2)中渗碳炉内压力为2.2~2.5KPa。
7.根据权利要求1所述的一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，其特征在于，步骤3)中扩散阶段碳势CP为0.80±0.03C%。
8.根据权利要求1所述的一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，其特征在于，步骤3)中渗碳炉内压力保持在2.2~2.5KPa。
9.根据权利要求1所述的一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，其特征在于，所述驱动齿轮的渗层深度为0.8~1.2mm。
10.根据权利要求1所述的一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺，其特征在于，热处理后的驱动齿轮表面硬度为75~80HRC。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |