CN105369016A - 一种提高高强合金钢传动杆表面强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高高强合金钢传动杆表面强度的方法，传动杆的两端具有花键，花键的表面为待渗面，该方法包括预先防护，将传动杆外表面的非渗面镀铜，并向传动杆的内孔中填充填充物，内孔的两端采用铜塞堵住；吊挂传动杆，将传动杆垂直装夹并吊挂于热处理炉中；进行碳氮共渗处理；共渗完成后将高温的传动杆放入冷却介质进行淬火处理。采用镀铜、堵孔的方法进行防渗处理，可以保证非渗面处的材料强度及韧性足够，保证传动杆本身的可变形性；垂直吊挂可以保证传动杆在其径向上不发生较大变形；采用碳氮共渗的方法，可保证硬化层深度或心部硬度，并提高传动杆两端花键的表面强度，碳氮共渗后直接高温淬火，不需要进行二次加热，减小了传动杆的变形。

Description

一种提高高强合金钢传动杆表面强度的方法

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，特别是涉及一种提高高强合金钢传动杆表面强度的方法。

背景技术

传动杆类制件采用16Cr3NiWMoVNbE合金马氏体钢制造，该制件的花键部位要求具有0.1～0.3的硬化层，以提高强度及耐磨性(HR15N＞88)，其他部位要求具有一定的强度和韧性。由于基体材料合金化程度高，零件为通孔长杆状(Φ28.4×Φ14×378mm)，热处理需控制零件的变形量在0.2以内，采用渗碳或渗氮热处理等方法均难于满足渗层深度与两种硬度的匹配要求。

碳氮共渗是活性炭、氮原子同时渗入工件表面的一种化学热处理工艺，是两种工艺结合的复合强化技术，16Cr3NiWMoVNbE材料合金含量较高，含有大量的碳化物形成元素，淬火温度远高于碳氮共渗温度，渗入过程中，工件表面活性原子吸附较快，利用传统的工艺方法，可以形成一定深度的渗层，但无法实现直接淬火处理，需进行2次加热，工件变形较大，无法满足长杆类零件的加工要求；如采用渗碳技术，渗层深度及表面硬度无法同时保证；如采用渗氮技术，工件需进行预先调质处理，渗氮后，工件心部硬度偏低，达不到硬度要求。

因此，有必要设计一种更好的提高高强合金钢传动杆表面强度的方法，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种采用碳氮共渗方法，提高传动杆花键强度的提高高强合金钢传动杆表面强度的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高高强合金钢传动杆表面强度的方法，所述传动杆的两端具有花键，所述花键的表面为待渗面，该方法包括：

步骤一：预先防护，将所述传动杆外表面的非渗面镀铜，并向所述传动杆的内孔中填充填充物，所述内孔的两端采用铜塞堵住；

步骤二：吊挂所述传动杆，将所述传动杆垂直装夹并吊挂于热处理炉中；

步骤三：进行碳氮共渗处理；

步骤四：将高温的所述传动杆放入冷却介质进行淬火处理。

进一步，所述填充物为碎铁屑及干河砂。

进一步，步骤一中，安装所述铜塞前，先在所述内孔的两端加入耐火石棉，然后拧紧所述铜塞。

进一步，步骤二中，采用吊挂夹具装夹所述传动杆，所述吊挂夹具具有吊挂部套于所述传动杆上，所述吊挂部支撑于所述花键，所述吊挂部的两侧采用镍铬丝吊挂。

进一步，步骤二中，先将所述热处理炉升温到600℃，向所述热处理炉内持续通入一定量的气体渗剂，然后继续将所述热处理炉升温到800℃，吊挂所述传动杆。

进一步，步骤三中，将所述热处理炉升温到840℃后，调整渗剂供给量进行碳氮共渗处理，并保温一段时间，随后升温至900℃，出炉冷却。

进一步，所述传动杆材料为16Cr3NiWMoVNbE合金钢。

本发明的有益效果：

渗前先采用镀铜、堵孔的方法进行防渗处理，可以保证非渗面处的材料强度及韧性足够，保证传动杆本身的可变形性；垂直吊挂可以保证传动杆在其径向上不发生较大变形；采用碳氮共渗的方法，可保证硬化层深度或心部硬度，并提高传动杆两端花键的表面强度、耐磨性及疲劳强度；且碳氮共渗后直接高温淬火，不需要进行二次加热，减小了传动杆的变形。

附图说明

图1为本发明高强合金钢传动杆进行热处理时的结构示意图；

图2为本发明碳氮共渗工艺过程；

图中，1—传动杆、2—花键、3—非渗面、4—内孔、5—铜塞、6—吊挂夹具、61—吊挂部、62—镍铬丝。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

如图1及图2，本发明提供一种提高高强合金钢传动杆表面强度的方法，用以提高传动杆1两端的花键2的表面强度，花键2的直径大于传动杆1中间的直径。传动杆1一般采用16Cr3NiWMoVNbE合金钢制成，16Cr3NiWMoVNbE是一种合金化程度较高的马氏体钢，该钢的相变点温度为860℃，淬火温度一般选择900℃以上，以实现完全淬火，常应用于发动机齿轮、轴承、衬套等零件的制造。本发明采用井式电炉进行碳氮共渗处理，操作简单，加工效率高。具体方法如下：

步骤一：预先防护，先将传动杆1外表面的非渗面3镀铜，再向传动杆1的内孔4中填充填充物，在本实施例中，填充物为碎铁屑及干河砂，填充满填充物后，内孔4的两端加入耐火石棉，然后拧紧铜塞5堵住内孔4，使得内孔4中的填充物不会漏出，对内孔4进行防渗。

步骤二：吊挂传动杆1，先将热处理炉升温到600℃，向热处理炉内持续通入一定量的气体渗剂，即碳氮渗剂，然后继续将热处理炉升温到800℃，将传动杆1垂直装夹并吊挂于热处理炉中，采用吊挂夹具6装夹传动杆1，吊挂夹具6具有吊挂部61套于传动杆1上，吊挂部61支撑于花键2，将传动杆1挂起，吊挂部61的两侧采用镍铬丝62吊挂，使得传动杆1被垂直吊挂，通过垂直装夹吊挂的方式可以保证传动杆1在其径向上不会发生变形。

步骤三：进行碳氮共渗处理，继续将热处理炉升温到840℃后，调整渗剂供给量进行碳氮共渗处理，渗入过程渗剂加入量为，焦化苯：100滴/分，氨气：0.5m3/h，并保温一段时间，使花键2的表面具有要求的渗层，渗层深度0.1～0.3，硬度HR15N＞88，通过碳氮共渗，提高了16Cr3NiWMoVNbE合金钢传动杆1两端花键2的表面强度，可保证硬化层深度或心部硬度，提高传动杆1花键2的强度、耐磨性及疲劳强度。

步骤四：保温结束后，继续升温至900℃，将高温的传动杆1取出热处理炉，并迅速装入冷却介质中冷却淬火，在本实施例中，采用油进行淬火，碳氮共渗后直接高温淬火，不需要进行二次加热，减小了传动杆的变形。

最后，清洗后进行冷处理及低温回火处理，最终传动杆1心部硬度37～46HRC，花键2表面硬度HR15N＞88，因此，非渗面3处的材料强度及韧性足够，保证传动杆1本身的可变形性，而花键2表面则具有足够的强度和硬度，符合使用要求。

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，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种提高高强合金钢传动杆表面强度的方法，所述传动杆的两端具有花键，所述花键的表面为待渗面，其特征在于，包括：

步骤一：预先防护，将所述传动杆外表面的非渗面镀铜，并向所述传动杆的内孔中填充填充物，所述内孔的两端采用铜塞堵住；

步骤二：吊挂所述传动杆，将所述传动杆垂直装夹并吊挂于热处理炉中；

步骤三：进行碳氮共渗处理；

步骤四：将高温的所述传动杆放入冷却介质进行淬火处理。

2.根据权利要求1所述的提高高强合金钢传动杆表面强度的方法,其特征在于：所述填充物为碎铁屑及干河砂。

3.根据权利要求1所述的提高高强合金钢传动杆表面强度的方法,其特征在于：步骤一中，安装所述铜塞前，先在所述内孔的两端加入耐火石棉，然后拧紧所述铜塞。

4.根据权利要求1所述的提高高强合金钢传动杆表面强度的方法,其特征在于：步骤二中，采用吊挂夹具装夹所述传动杆，所述吊挂夹具具有吊挂部套于所述传动杆上，所述吊挂部支撑于所述花键，所述吊挂部的两侧采用镍铬丝吊挂。

5.根据权利要求1所述的提高高强合金钢传动杆表面强度的方法,其特征在于：步骤二中，先将所述热处理炉升温到600℃，向所述热处理炉内持续通入一定量的气体渗剂，然后继续将所述热处理炉升温到800℃，吊挂所述传动杆。

6.根据权利要求1所述的提高高强合金钢传动杆表面强度的方法,其特征在于：步骤三中，将所述热处理炉升温到840℃后，调整渗剂供给量进行碳氮共渗处理，并保温一段时间，随后升温至900℃，出炉冷却。

7.根据权利要求1所述的提高高强合金钢传动杆表面强度的方法,其特征在于：所述传动杆材料为16Cr3NiWMoVNbE合金钢。