CN105483603B - 一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺。这种工艺包括预处理、加热、保温、渗碳和冷却工序。本发明设计合理，包括强渗和扩散两个阶段，通过合理控制强渗时间和扩散时间，改变渗碳的强扩比值，可以得到浅层深渗碳齿轮趋于平缓的硬度梯度，渗碳层总层深的57％处可获得653HV以上的硬度值。该工艺解决了浅层深渗碳齿轮硬度梯度较陡的现象；同时本发明不用附加任何辅助设备，只需改变强渗与扩散时间的比值，操作简单易行。

Description

一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺
技术领域
本发明涉及金属表面热处理领域，尤其是一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺。
背景技术
工业生产中常要求小模数齿轮碳化层为1.5～2.5mm，现有技术在渗碳工序中，温度达到930-935℃时，第一阶段调整强渗碳势为1.05％～1.08％，保温12h，第二阶段调整扩散碳势为0.72％～0.75％，保温8.5h，此工艺渗碳后所得层深的44％处可达到653HV的硬度值，硬度梯度曲线如图1所示。现有工艺由于渗碳层深较浅，造成渗碳层的硬度梯度较陡，降低了齿轮表层的抗疲劳强度、耐磨性能等，对齿轮的整体质量及寿命造成了一定影响，一定程度上对资源造成了浪费。
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，提供一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺，有效解决了碳化层硬度梯度较陡的现象，使渗碳层硬度梯度变得更加平缓，有效提高齿轮碳化层的表面硬度和耐磨性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺，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，对齿轮进行防渗及装架，然后将其吊入气体渗碳炉内；
(2)、加热工序，检查炉盖盖好无误后，调整电压和电流对气体渗碳炉进行升温，此过程中通入氮气流量15～20m3/h，炉压设定为300～400Pa，用来保护工件，防止工件氧化；待其温度升到600～650℃，保温2～3h，此过程用来保证工件尺寸，防止其产生形位公差；
(3)、保温工序，继续升温到800～850℃，对其保温2-3h，在此升温过程中，温度处于760～780℃时，同时打开甲醇阀门，使其甲醇分解，设定碳势为0.4～0.5％，借助其分解气氛排除炉内空气，防止造成工件氧化；
(4)、渗碳工序，温度达到930～935℃时，第一阶段调整强渗碳势为1.05～1.08％，保温14.5h，第二阶段调整扩散碳势为0.72～0.75％，保温8.5h；
(5)、冷却工序，渗碳结束后，炉内温度降到650～655℃，保温4～5h，使其转变成珠光体组织更加完全，随后把工件转入缓冷坑，缓冷坑中通入氮气流量为15～20m3/h，待其温度降到300～305℃时，工件便可出炉，然后空气自然冷却。
进一步地，所述步骤(1)中气体渗碳炉为井式气体渗碳炉或罩式气体渗碳炉。
本发明的有益效果是：本发明设计合理，包括强渗和扩散两个阶段，通过合理控制强渗时间和扩散时间，改变渗碳的强扩比值，可以得到浅层深渗碳齿轮趋于平缓的硬度梯度，渗碳层总层深的57％处可获得653HV以上的硬度值。该工艺解决了浅层深渗碳齿轮硬度梯度较陡的现象；同时本发明不用附加任何辅助设备，只需改变强渗与扩散时间的比值，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是现有工艺渗碳层深的硬度梯度曲线；
图2是本发明工艺渗碳层深的硬度梯度曲线。
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
一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺，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，对齿轮进行防渗及装架，然后将其吊入井式气体渗碳炉内；
(2)、加热工序，检查炉盖盖好无误后，调整电压和电流对气体渗碳炉进行升温，此过程中通入氮气流量15m3/h，炉压设定为300～400Pa，用来保护工件，防止工件氧化；待其温度升到600℃，保温2h，此过程用来保证工件尺寸，防止其产生形位公差；
(3)、保温工序，继续升温到800℃，对其保温2h，在此升温过程中，温度处于760～780℃时，同时打开甲醇阀门，使其甲醇分解，设定碳势为0.4～0.5％，借助其分解气氛排除炉内空气，防止造成工件氧化；
(4)、渗碳工序，温度达到930～935℃时，第一阶段调整强渗碳势为1.05～1.08％，保温14.5h，第二阶段调整扩散碳势为0.72～0.75％，保温8.5h；
(5)、冷却工序，渗碳结束后，炉内温度降到650～655℃，保温4～5h，使其转变成珠光体组织更加完全，随后把工件转入缓冷坑，缓冷坑中通入氮气流量为15～20m3/h，待其温度降到300～305℃时，工件便可出炉，然后空气自然冷却。
渗碳后，所得层深的57％处可达到653HV的硬度值，硬度梯度较为平缓，硬度梯度如图2所示；所得渗碳层的组织也达到相应的级别要求，此工艺主要的方法是通过增加了过共析层的深度，而共析层与过渡层的深度基本保持不变，从而使高含碳区深度增加，保证了距渗碳层表面0.7mm处的含碳量。表1为两不同渗碳工艺不同层深处(占层深百分比)的硬度值。
表1硬度梯度值
因此，本发明是通过增大气体渗碳强渗与扩散的时间比值，强扩比由原先的1.4：1提高为1.8：1，增加过共析层的深度，而共析层与过渡层的深度基本保持不变，过共析层的深度的增加变向等同高含碳值区深度增加，保证了距渗碳层表面一定深度处的含碳量值，从而保证了相应深度处的有效硬度值，因此新工艺所得齿轮渗碳层硬度梯度变得更加平缓。当原强扩比1.4时，渗碳层深的44％处可达到653HV的硬度值，当新强扩比值为1.8时，渗碳层总层深的57％处可获得653HV的硬度值，与此同时新工艺所得渗碳层的组织也达到相应的级别要求，没有导致碳化物级别增大。
本发明不用附加任何辅助设备，无需更改原有渗碳工艺的碳势，仅通过改变渗碳阶段强渗与扩散时间的比值，以得到有效的硬度梯度曲线，此方法操作简单容易。
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)

1.一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺，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，对齿轮进行防渗及装架，然后将其吊入气体渗碳炉内；
(2)、加热工序，检查炉盖盖好无误后，调整电压和电流对气体渗碳炉进行升温，此过程中气体渗碳炉通入氮气流量为15～20m3/h，炉压设定为300～400Pa，待其温度升到600～650℃，保温2～3h；
(3)、保温工序，继续升温到800～850℃，设定碳势为0.4～0.5％，对其保温2-3h，在此升温过程中，温度处于760～780℃时，同时打开甲醇阀门；
(4)、渗碳工序，温度达到930℃时，第一阶段调整强渗碳势为1.05～1.08％，保温14.5h，第二阶段调整扩散碳势为0.72～0.75％，保温8.5h；
(5)、冷却工序，渗碳结束后，炉内温度降到650℃，保温4h，随后把工件转入缓冷坑，缓冷坑中通入氮气流量为15m3/h，待其温度降到300℃时，工件便可出炉，然后空气自然冷却。
2.根据权利要求1所述的浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)中气体渗碳炉为井式气体渗碳炉或罩式气体渗碳炉。
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