CN105385981B - 一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺 - Google Patents

一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN105385981B
CN105385981B CN201510916350.7A CN201510916350A CN105385981B CN 105385981 B CN105385981 B CN 105385981B CN 201510916350 A CN201510916350 A CN 201510916350A CN 105385981 B CN105385981 B CN 105385981B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitrogen
furnace
gas nitriding
nitride
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510916350.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105385981A (zh
Inventor
武计强
许仁伟
丁盛
石龙婉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou Tianshan Heavy Industry Machinery Co Ltd
Original Assignee
Changzhou Tianshan Heavy Industry Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou Tianshan Heavy Industry Machinery Co Ltd filed Critical Changzhou Tianshan Heavy Industry Machinery Co Ltd
Priority to CN201510916350.7A priority Critical patent/CN105385981B/zh
Publication of CN105385981A publication Critical patent/CN105385981A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105385981B publication Critical patent/CN105385981B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/34—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in more than one step

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺。这种工艺包括对齿轮材料进行预处理、排气、氧化、强渗、扩散和冷却等工艺。本发明设计合理，该工艺在气体氮化阶段之前添加氧化过程，合理控制氧化过程的时间及温度，在齿轮材料表面生成一层较薄的氧化膜，该氧化膜具有很高的表面自由能，对氮化物有很强的吸附性，显著提高了工件表面的氮含量，增大了工件表面的氮浓度梯度，形成了高的浓度差，显著提高了氮原子向基体扩散速度，避免了脉状及网状氮化物的形成，提高了工件表面耐疲劳强度和耐磨性；同时本发明不用附加任何辅助设备，氧化介质为空气，降低了成本；氧化与氮化过程同在气体渗氮炉内进行，操作简单易行。

Description

一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺
技术领域
本发明涉及金属表面氮化物热处理技术领域，尤其是一种适用于清除工件表面残留物、同时控制脉状或网状氮化物产生的有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺。
背景技术
为了提高齿轮表面的硬度及耐磨性，现阶段国内通常使用气体渗氮作为提高齿轮表面性能的有效热处理方法，工业生产中要求齿轮材料的氮化层层深≥0.5mm。现阶段气体渗氮中常采用以下方法：1、严格控制渗氮工艺，特别要控制炉气的氮势，减轻或防止脉状或网状氮化物的形成；2、严格控制氨气中的水分，采用一级液氨或采用高效的吸湿剂，以降低其水分含量；3、工件设计时，应避免尖角呈锐角，控制工件表面的粗糙度。
现有工艺由于气体渗氮工艺不当，氮化层常出现网状及脉状氮化物，严重影响渗氮质量，使渗层脆性增加，降低了氮化层的疲劳强度和耐磨性，氮化层极易脱落。现有工艺氮化后齿轮材料的金相组织中氮化物较为严重，根据GB/T11354金相组织评判标准，氮化物级别为4级，金相组织如图1所示。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺，有效解决了原有氮化工艺产生的网状或者脉状氮化物的问题，从而有效提高了齿轮材料氮化层的耐疲劳强度和耐磨性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)、预处理工序，将齿轮在有机溶剂中清洗，除去齿轮上的油渍及残物，按照防渗和装架要求工序，对齿轮进行防渗，装架后吊入气体渗氮炉内；
(2)、排气工序，检查炉盖盖好无误后，调整电压、电流对气体渗氮炉进行升温，此过程中通入氮气流量15～20m3/h，炉压设定为300～400Pa；
(3)、氧化工序，当炉温升到300℃时，关闭氮气阀门，打开炉盖，无需从炉内吊出工件，工件曝漏到空气中，借助大气中空气及炉温对工件进行氧化处理，氧化时间t＝30～40min，氧化结束后盖上炉盖，打开氮气阀门，继续升温；
(4)、强渗工序，温度升到450℃时，打开氨气阀门，开始进行氨气置换，温度到500℃时，设定仪器氮势KN＝6，氮化时间t＝22h进行强渗；
(5)、扩散工序，强渗结束后，继续升炉温到510℃，设定炉内扩散氮势KN＝1.33，扩散时间t＝80h进行扩散；
(6)、冷却工序，扩散结束后，关闭氨气，继续通入氮气，待炉温缓冷至400～450℃开冷风机，进行风冷到150～180℃工件出炉。
进一步地，所述步骤(1)中气体渗氮炉采用丼式气体渗氮炉或罩式气体渗氮炉。
本发明的有益效果是：本发明设计合理，该工艺在气体氮化阶段之前添加氧化过程，合理控制氧化过程的时间及温度，在齿轮材料表面生成一层较薄的氧化膜，该氧化膜具有很高的表面自由能，对氮化物有很强的吸附性，显著提高了工件表面的氮含量，增大了工件表面的氮浓度梯度，形成了高的浓度差，显著提高了氮原子向基体扩散速度，避免了脉状及网状氮化物的形成，提高了工件表面耐疲劳强度和耐磨性；同时本发明在氧化阶段不用附加任何辅助设备，氧化介质为空气，降低了成本；氧化与氮化过程同在气体渗氮炉内进行，操作简单易行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有工艺气体渗氮层中氮化物的金相组织；
图2是本发明中气体渗氮层中氮化物的金相组织。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。
实施例
一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)、预处理工序，将齿轮在有机溶剂中清洗，除去齿轮上的油渍及残物，按照防渗和装架要求，对齿轮进行防渗，装架后吊入丼式渗氮炉内；
(2)、排气工序，检查炉盖盖好无误后，调整电压、电流对井式炉进行升温，此过程中通入氮气流量15m3/h，炉压设定为300～400Pa；
(3)、氧化工序，当炉温升到300℃时，关闭氮气阀门，打开炉盖，无需从炉内吊出工件，工件曝漏到空气中，借助大气中空气及炉温对工件进行氧化处理，氧化时间t＝40min，氧化结束后盖上炉盖，打开氮气阀门，继续升温；
(4)、强渗工序，温度升到450℃时，打开氨气阀门，开始进行氨气置换，温度到500℃时，设定仪器氮势KN＝6，氮化时间t＝22h进行强渗；
(5)、扩散工序，强渗结束后，继续升炉温到510℃，设定炉内扩散氮势KN＝1.33，扩散时间t＝80h进行扩散；
(6)、冷却工序，扩散结束后，关闭氨气，继续通入氮气，待炉温缓冷至450℃开冷风机，进行风冷到150℃工件出炉。
氮化后的金相组织中无脉状和网状氮化物，根据GB/T11354金相组织评判标准，氮化物级别为1级，具体金相组织如图2所示，具体级别详细描述如表1所示。
表1现有工艺与本发明中氮化物级别对比
因此，本发明中对丼式气体渗氮炉升温，当温度达到一定温度时，打开炉盖，借助空气对工件进行氧化一段时间，经过此氧化处理，齿轮材料表面形成一层极薄的氧化膜，该氧化膜松散，缺陷较多，表面自由能很高，对氮化物有很强的吸附性，显著提高了工件表面的氮含量，增大了材料表面氮浓度梯度，加快了氮原子向基体扩散的速度。同无氧化阶段气体渗氮相比，工件经过相同处理温度、时间及相同氮势处理后，新工艺氮化后的氮化层中不存在脉状或网状氮化物，使氮化物从4级降到1级，进而提高了齿轮材料表面疲劳强度及其耐磨性。同时通过氮化前的氧化处理，工件表面残留的残物、油渍将会被燃烧掉，起到对工件清扫的作用，同时去除了炉内及工件上残留的水渍。
本发明不用附加任何辅助设备，氧化阶段的气体介质为大气中的空气，不需增加额外费用，大幅度节约了能源，氧化阶段同渗氮在同一炉内连续进行，操作简单，方便快捷。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、预处理工序，将齿轮在有机溶剂中清洗，除去齿轮上的油渍及残物，按照防渗和装架要求，对齿轮进行防渗，装架后吊入气体渗氮炉内；
(2)、排气工序，检查炉盖盖好无误后，调整电压、电流对气体渗氮炉进行升温，此过程中通入氮气流量15～20m3/h，炉压设定为300～400Pa；
(3)、氧化工序，当炉温升到300℃时，关闭氮气阀门，打开炉盖，无需从炉内吊出工件，工件曝漏到空气中，借助大气中空气及炉温对工件进行氧化处理，氧化时间t＝30～40min，氧化结束后盖上炉盖，打开氮气阀门，继续升温；
(4)、强渗工序，温度升到450℃时，打开氨气阀门，开始进行氨气置换，温度到500℃时，设定仪器氮势KN＝6，氮化时间t＝22h进行强渗；
(5)、扩散工序，强渗结束后，继续升炉温到510℃，设定炉内扩散氮势KN＝1.33，扩散时间t＝80h进行扩散；
(6)、冷却工序，扩散结束后，关闭氨气，继续通入氮气，待炉温缓冷至400～450℃开冷风机，进行风冷到150～180℃工件出炉。
2.根据权利要求1所述的有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)中气体渗氮炉采用丼式气体渗氮炉或罩式气体渗氮炉。
CN201510916350.7A 2015-12-10 2015-12-10 一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺 Active CN105385981B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510916350.7A CN105385981B (zh) 2015-12-10 2015-12-10 一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510916350.7A CN105385981B (zh) 2015-12-10 2015-12-10 一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105385981A CN105385981A (zh) 2016-03-09
CN105385981B true CN105385981B (zh) 2018-01-23

Family

ID=55418746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510916350.7A Active CN105385981B (zh) 2015-12-10 2015-12-10 一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105385981B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106947938A (zh) * 2017-05-24 2017-07-14 昆山鑫昌泰模具科技有限公司 缝纫机送布牙的渗氮加工工艺
CN107217226A (zh) * 2017-05-24 2017-09-29 昆山鑫昌泰模具科技有限公司 缝纫机压脚件的渗氮加工工艺
CN108220576A (zh) * 2017-11-13 2018-06-29 常州天山重工机械有限公司 一种控制34CrNiMo6齿轮材料氮化疏松层的热处理方法
CN108220871A (zh) * 2017-11-13 2018-06-29 常州天山重工机械有限公司 一种控制31CrMoV9齿轮材料氮化物的热处理方法
CN109295411A (zh) * 2018-12-06 2019-02-01 山东建筑大学 一种q&p&t工艺下的汽车传动齿轮
CN113106378B (zh) * 2021-04-07 2023-03-24 潍坊丰东热处理有限公司 一种中碳合金钢配件的热处理方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101368275A (zh) * 2007-08-15 2009-02-18 沈阳鼓风机(集团)有限公司 42CrMoE热处理工艺
CN102888582A (zh) * 2012-11-05 2013-01-23 河北华北柴油机有限责任公司 适用于发动机气缸套的深层离子渗氮工艺

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101368275A (zh) * 2007-08-15 2009-02-18 沈阳鼓风机(集团)有限公司 42CrMoE热处理工艺
CN102888582A (zh) * 2012-11-05 2013-01-23 河北华北柴油机有限责任公司 适用于发动机气缸套的深层离子渗氮工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
快速渗氮工艺的试验研究;任中华;《煤矿机械》;20001231;全文 *
预氧化两段快速氮化的工艺;赖福贵;《机械》;19971231;第24卷(第2期);第42第1段至第43页第1段及图1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105385981A (zh) 2016-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105385981B (zh) 一种有效控制齿轮材料氮化物的热处理工艺
CN105385980B (zh) 一种有效控制齿轮材料氮化疏松层的热处理工艺
CN105483603B (zh) 一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺
CN106119507B (zh) 一种减小齿轮轴键槽变形的热处理工艺
CN102166693B (zh) 高强度合金焊丝的冷拉生产防锈方法
JP5577573B2 (ja) 真空浸炭処理方法および真空浸炭処理装置
CN107245691B (zh) 金属材料复合热处理表面强化方法
CN110578109A (zh) 一种18Cr2Ni4WA材料制件的真空渗碳热处理工艺
WO2019091222A1 (zh) 一种控制31CrMoV9齿轮材料氮化物的热处理方法
CN102719829A (zh) 一种球墨铸铁液压件表面硬化氮化热处理工艺
CN107829064A (zh) 一种12CrNi3A材料真空渗碳热处理工艺
CN102828143A (zh) 工件高温渗碳工艺
CN101805882A (zh) 控制气体氮碳共渗零件变形的工艺
CN108866300B (zh) 一种破碎锤的热处理工艺
JP2009287055A (ja) 転動疲労寿命に優れた機械部品の製造方法
CN106011682B (zh) 高性能高耐腐蚀油管挂的材料及热处理方法
CN105624691A (zh) 一种20Cr2Ni4A钢齿轮渗碳淬火工艺
CN108220576A (zh) 一种控制34CrNiMo6齿轮材料氮化疏松层的热处理方法
CN106868279A (zh) 一种消除20CrMnTiH锻造余热等温正火产生针状铁素体的热处理工艺
CN106947938A (zh) 缝纫机送布牙的渗氮加工工艺
CN101775572B (zh) 自动扶梯链轮强化处理方法
CN105803164A (zh) 一种钢丝的淬火方法
CN103628021A (zh) 滴注式铁素体气体氮碳共渗工艺
CN110157865A (zh) 一种30CrMnSiA材料的热处理方法
TWI535857B (zh) Carburized Vos Tempering Slider for Linear Slide and Its Manufacturing Method

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant