CN105386043B - 一种防止16Cr3NiWMoVNbE材料窄齿形零件齿顶过渗的方法 - Google Patents

一种防止16Cr3NiWMoVNbE材料窄齿形零件齿顶过渗的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防止16Cr3NiWMoVNbE材料窄齿形零件齿顶过渗的方法，通过改变传统的热处理工艺，将一次渗碳改为二次渗碳，第一次渗碳结束后，只保留齿顶镀铜层区，进行第二次渗碳，通过这种工艺，最终使零件在热处理过程中，齿顶的渗碳层合格，不会出现齿顶过渗现象。本发明工艺技术合理，可以使零件齿高中部符合设计要求时，齿顶的渗碳层厚度也满足要求，保证零件的正常使用。

Description

一种防止16Cr3NiWMoVNbE材料窄齿形零件齿顶过渗的方法
技术领域
本发明涉及一种防止16Cr3NiWMoVNbE材料窄齿形零件齿顶过渗的方法。
背景技术
16Cr3NiWMoVNbE材料是由前苏联研制的航空齿轮类材料，由于碳含量低、合金元素含量相对较高，承载能力强，该材料加工制成的齿轮，多为重载齿轮，渗碳层深度通常均较深。而对于某些小模数齿的齿形零件，在齿顶宽度小于实际有效渗碳层深度的2倍时，渗碳后齿顶两侧的渗碳层便会重叠，即产生俗称的过渗现象。零件的过渗部位经过随后的淬火、回火处理后，材料渗碳层组织中的碳化物粗大、点连，耐冲击性下降幅度较大。16Cr3NiWMoVNbE材料加工制造的零件，齿顶一旦过渗，齿顶的折断风险大大提高。尤其对于航空传动装置的零件，齿顶过渗后，潜在的破坏性极大，一旦齿顶折断，会直接导致严重飞行事故的发生。目前的传统的渗碳工艺很容易造成该材料窄齿形零件齿顶过渗的产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种防止16Cr3NiWMoVNbE材料窄齿形零件齿顶过渗的方法，可以使零件齿高中部符合设计要求时，齿顶的渗碳层厚度也满足要求，保证零件的正常使用。
本发明的技术方案是，所述的防止16Cr3NiWMoVNbE材料窄齿形零件齿顶过渗的方法包括以下步骤：
1.齿形零件加工齿形后，对齿顶及与齿顶相连的两侧齿面部分镀铜防护，齿面的防护区占整个齿面的0～1/5，以1/5处为最佳；镀铜层厚度15～25μm；
2.镀铜后，零件进行清洗后，转入可控气氛热处理炉中；
3.可控气氛炉渗碳碳势设定为1.15～1.20，渗碳温度920±10℃，进行第一次渗碳，渗碳时间为采用一次渗碳使齿高中部渗碳层深度达到设计要求的时间的1/5～1/3，然后随炉冷却至810±10℃，保温30分钟后，油冷至室温；
4.将零件置于高温回火炉内进行回火，回火温度为680±10℃，回火时间为3～6小时，然后空冷至室温，随后进行酸洗、去铜并烘干；
5.对零件的齿顶进行镀铜，镀铜层厚度1～5μm，然后清洗，送入可控气氛炉内进行二次渗碳，渗碳时间为采用一次渗碳使齿高中部渗碳层深度达到设计要求的时间减去第一次渗碳时间；其它渗碳参数与第一次渗碳的参数相同，渗碳后，随炉冷却至810±10℃，然后油冷至室温；
6.将零件置于高温回火炉内高温回火3～6小时，回火温度680±10℃，然后在910±10℃保温1～2小时，进行油淬；
7.油淬后，零件迅速转移至冷处理装置中，在-180～-80℃的温度下冰冷1～6小时，随后在100～200℃低温回火1～4小时；
8.零件空冷至室温，渗碳过程结束，进行检验。
本发明改变了传统的热处理工艺，将一次渗碳改为二次渗碳，并在第一次渗碳前的镀铜防护区由齿顶向与齿顶相连的两侧齿面部分外延。第一次渗碳结束后，只保留齿顶镀铜层区，进行第二次渗碳，通过这种工艺，最终使零件在热处理过程中，齿顶的渗碳层合格，不会出现齿顶过渗现象。本发明工艺技术合理，可以使零件齿高中部符合设计要求时，齿顶的渗碳层厚度也满足要求，保证零件的正常使用。
具体实施方式
一种防止16Cr3NiWMoVNbE材料窄齿形零件齿顶过渗的方法包括以下步骤：
1.齿形零件加工齿形后，对齿顶及与齿顶相连的两侧齿面部分镀铜防护，齿面的防护区占整个齿面的0～1/5，以1/5处为最佳；镀铜层厚度15～25μm；
2.镀铜后，零件进行清洗后，转入可控气氛热处理炉中；
3.可控气氛炉渗碳碳势设定为1.15～1.20，渗碳温度920±10℃，进行第一次渗碳，渗碳时间为采用一次渗碳使齿高中部渗碳层深度达到设计要求的时间的1/5～1/3，然后随炉冷却至810±10℃，保温30分钟后，油冷至室温；
4.将零件置于高温回火炉内进行回火，回火温度为680±10℃，回火时间为3～6小时，然后空冷至室温，随后进行酸洗、去铜并烘干；
5.对零件的齿顶进行镀铜，镀铜层厚度1～5μm，然后清洗，送入可控气氛炉内进行二次渗碳，渗碳时间为采用一次渗碳使齿高中部渗碳层深度达到设计要求的时间减去第一次渗碳时间；其它渗碳参数与第一次渗碳的参数相同，渗碳后，随炉冷却至810±10℃，然后油冷至室温；
6.将零件置于高温回火炉内高温回火3～6小时，回火温度680±10℃，然后在910±10℃保温1～2小时，进行油淬；
7.油淬后，零件迅速转移至冷处理装置中，在-180～-80℃的温度下冰冷1～6小时，随后在100～200℃低温回火1～4小时；
8.零件空冷至室温，渗碳过程结束，进行检验。
实施例
某航空器上的传动齿轮，其材质为16Cr3NiWMoVNbE、齿数为12、模数为2.5、压力角为20°。其齿顶的有效宽度为1.80mm，设计要求的齿高中部的实际有效渗碳层深度在0.9～1.1mm，齿顶渗碳层深度控制在1.2mm以内，其具体的操作步骤如下：
该产品通过一次渗碳方式保证零件齿形中部渗碳层厚度所需要的总时间为4小时40分，渗碳的具体步骤如下：
1.齿形零件加工齿形后，对齿顶、及与齿顶相连的两侧齿面部分镀铜防护，齿面的防护区占整个齿面的1/5；镀铜层厚度20μm；
2.镀铜后，零件进行清洗后，转入可控气氛热处理炉中；
3.可控气氛炉渗碳碳势设定为1.15，渗碳温度920℃，进行第一次渗碳，第一次渗碳时间为1小时，是总渗碳时间的1/5左右，然后随炉冷却至810℃，保温30分钟后，油冷至室温；
4.将零件置于高温回火炉内进行回火，回火温度680℃，回火时间4小时，回火后空冷至室温，随后进行酸洗、去铜、烘干；
5.对零件的齿顶进行镀铜3μm，然后清洗后，送入可控气氛炉内进行第二次渗碳，第二次渗碳时间为3小时40分，为总渗碳时间减去第一次渗碳时间；其它渗碳参数与第一次渗碳的参数相同，渗碳结束后，零件随炉冷却至810℃，油冷至室温；
6.将零件置于高温回火炉内680℃高温回火4小时，回火后空冷，然后在910℃保温1小时40分，进行油淬；
7.油淬后，零件迅速转移至冷处理装置中，在-80℃冰冷2小时，随后在200℃低温回火2小时；
8.零件空冷至室温，渗碳过程结束，进行检验。
检验结果表明，齿高中部的渗碳层深度在1.03mm左右，齿顶渗碳层深度在1.16mm左右，通过该工艺路线的调整，齿顶没有出现过渗现象，齿顶渗碳层深度合格。

Claims (1)

1.一种防止16Cr3NiWMoVNbE材料窄齿形零件齿顶过渗的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
1)齿形零件加工齿形后，对齿顶及与齿顶相连的两侧齿面部分镀铜防护，齿面的防护区占整个齿面的0～1/5；镀铜层厚度15～25μm；
2)镀铜后，零件进行清洗后，转入可控气氛热处理炉中；
3)可控气氛炉渗碳碳势设定为1.15～1.20，渗碳温度920±10℃，进行第一次渗碳，渗碳时间为采用一次渗碳使齿高中部渗碳层深度达到设计要求的时间的1/5～1/3，然后随炉冷却至810±10℃，保温30分钟后，油冷至室温；
4)将零件置于高温回火炉内进行回火，回火温度为680±10℃，回火时间为3～6小时，然后空冷至室温，随后进行酸洗、去铜并烘干；
5)对零件的齿顶进行镀铜，镀铜层厚度1～5μm，然后清洗，送入可控气氛炉内进行二次渗碳，渗碳时间为采用一次渗碳使齿高中部渗碳层深度达到设计要求的时间减去第一次渗碳时间；其它渗碳参数与第一次渗碳的参数相同，渗碳后，随炉冷却至810±10℃，然后油冷至室温；
6)将零件置于高温回火炉内高温回火3～6小时，回火温度680±10℃，然后在910±10℃保温1～2小时，进行油淬；
7)油淬后，零件迅速转移至冷处理装置中，在-180～-80℃的温度下冰冷1～6小时，随后在100～200℃低温回火1～4小时；
8)零件空冷至室温，渗碳过程结束，进行检验。
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