CN106756754B - 汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法，包括如下步骤，⑴、加热步骤，⑵、第一渗碳步骤，⑶、第二渗碳步骤，⑷、第三渗碳步骤，⑸、第四渗碳步骤，⑹、降温步骤，⑺、淬火步骤，⑻、低温回火步骤。本发明的汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法采用了多段式降温降碳势法，能有效解决齿轮表面渗碳层易产生大块状、网状碳化物的问题，而能消除有害碳化物，获得弥散分布的细粒状碳化物，优化金相组织，提高齿轮表面硬度和耐磨性，提高齿轮的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法，属于热处理技术领域。
背景技术
汽车变速箱齿轮是汽车传动系统中技术要求最高的零部件之一，齿轮在运转过程中，相互啮合的齿面之间既有滚动又有滑动，同时齿轮还受脉冲应力和交变弯曲应力的作用，因此要求齿轮需经过热处理以具有良好的硬度、耐磨性、抗疲劳性能，高尺寸精度，运转中的低噪音性能。
目前，汽车变速箱齿轮表面强化最主要的热处理方法为渗碳淬火。现有的变速箱齿轮渗碳方法为两段式渗碳，如图2所示，即为恒温降碳势方法，将齿轮放置在渗碳炉内温度升高930±5℃，进行强渗10-12h，在同温度下进行渗碳扩散10-12h，在强渗时碳势CP控制在1.20±0.05C％，而扩散时的碳势CP为0.85±0.05C％，随后随炉降至840±10℃保温1-2h后进行油淬火，再将齿轮放在回火炉中加热至160-220℃进行低温回火，保温时间为2-3h；然后出炉空冷至室温。该渗碳淬火方法由于强渗碳势高，炉内易沉积大量碳黑，在渗碳温度下会导致炉内碳势波动，对碳势控制造成很大困难。同时，该方法强渗时间长，且处在同一温度，由于钢中的Cr、Mo、Ti、W等碳化物形成元素会与碳形成稳定的合金碳化物，吸碳能力强，使渗碳层碳浓度升高，不利于碳元素的扩散，渗碳层浓度梯度变陡，易出现大块状、网状碳化物，破坏了基体组织的连续性，严重影响了渗碳层质量，使齿轮在后续磨削加工过程中易产生磨削裂纹，并使齿轮在周期性接触应力作用下易于疲劳，形成麻点和表层剥落。
为了解决上述技术问题，有必要新开发一种汽车变速箱齿轮的渗碳淬火热处理热处理方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能消除有害碳化物，获得弥散分布的细粒状碳化物，优化金相组织，提高齿轮表面硬度和耐磨性的汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法。
本发明为达到上述的目的的技术方案是：一种汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法，其特征在于：包括如下步骤，
⑴、加热步骤，将齿轮置于渗碳炉内加热至930±5℃；
⑵、第一渗碳步骤，齿轮随炉维持在930±5℃，并向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，控制碳势CP在1.15±0.05C％，保温5-6h；
⑶、第二渗碳步骤，降低炉温，齿轮随炉降至920±5℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，碳势CP降至1.05±0.05C％，保温5-6h；
⑷、第三渗碳步骤，继续降低炉温，齿轮随炉降至910±5℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，继续将碳势CP降至0.95±0.05C％，保温5-6h；
⑸、第四渗碳步骤，再继续降低炉温，齿轮随炉降至900±5℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，继续降低碳势CP至0.85±0.05C％，保温5-6h；
⑹、降温步骤，齿轮随炉降温至830±10℃，保温时间为1-2h；
⑺、淬火步骤，将齿轮在830±10℃进行油淬，淬火油温度为65-95℃；
⑻、低温回火步骤，将齿轮放在回火炉中加热至170-220℃进行低温回火，保温时间为2-3h,然后出炉空冷至室温。
本发明的汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法采用加热、四次渗碳步骤后，经降温、淬火和低温回火步骤，通过了多段式降温降碳势法，相比于传统的恒温变碳势渗碳方法，本发明渗碳碳势和渗碳温度均随着渗碳阶段的推移而降低，通过降低渗碳温度和渗碳碳势，使前一阶段渗碳的富碳区的碳逐渐向深层推移，从而有效的平缓了渗碳层的碳浓度梯度，有效降低了齿轮表面渗碳层易的大块状、网状碳化物，获得弥散分布的细粒状碳化物，改善齿轮表面的金相组织，提高齿轮的齿面硬度和耐磨性，而提高齿轮的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1为本发明汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法的示意图。
图2为现有技术汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法的示意图。
具体实施方式
见图1所示，本发明汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法，包括如下步骤，
⑴、加热步骤，将齿轮置于渗碳炉内加热至930±5℃,以进行后部的多段式降温降碳势。
⑵、第一渗碳步骤，齿轮随炉维持在930±5℃，并向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，控制碳势CP在1.15±0.05C％，保温5-6h,碳势CP通过调节渗碳剂流量来控制。
⑶、第二渗碳步骤，降低炉温，齿轮随炉降至920±5℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，碳势CP降至1.05±0.05C％，保温5-6h，同样碳势CP通过调节渗碳剂流量来控制。
⑷、第三渗碳步骤，继续降低炉温，齿轮随炉降至910±5℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，继续将碳势CP降至0.95±0.05C％，保温5-6，碳势CP通过调节渗碳剂流量来控制。
⑸、第四渗碳步骤，再继续降低炉温，齿轮随炉降至900±5℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，继续降低碳势CP至0.85±0.05C％，保温5-6h，碳势CP通过调节渗碳剂流量来控制。本发明通过四段渗碳碳势及渗碳温度均随着渗碳阶段的推移而逐步降低，使前一阶段渗碳的富碳区的碳逐渐向深层推移，从而有效的平缓了渗碳层的碳浓度梯度，有效降低了齿轮表面渗碳层易的大块状、网状碳化物，获得细粒状碳化物，改善齿轮表面的金相组织。
⑹、降温步骤，齿轮随炉降温至830±10℃，保温时间为1-2h，以达到淬火温度。
⑺、淬火步骤，将齿轮在830±10℃进行油淬，淬火油温度为65-95℃，淬火加热奥氏体进一步均匀化，能够明显细化淬火组织，改善齿轮表面的金相组织。
⑻、低温回火步骤，将齿轮放在回火炉中加热至170-220℃进行低温回火，保温时间为2-3h,然后出炉空冷至室温，保持淬火工件的高硬度和耐磨性，降低淬火残留应力和脆性。
本发明在淬火步骤和低温回火步骤之间还包括清洗步骤，清洗去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在50-60℃，而清洗液采用常规的清洗液，例如煤油等。
第一渗碳步骤、第二渗碳步骤以及第三渗碳步骤和第四渗碳步骤中采用的渗碳剂为甲醇、乙烷、丙烷、乙醇、丙醇、醋酸乙酯的任意一种或多种，在多种混合时，比例不限。
本发明汽车变速箱齿轮采用钢材质为20CrMnTi，用本发明渗碳淬火方法对20CrMnTi制得的齿轮进行渗碳淬火处理，具体渗碳淬火实施例见表1所示。
表1
采用本发明的渗碳淬火方法制得的样件按TB/T2254-1991标准进行检测，具体检测数据见表2所示。
表2
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| 碳化物级别 | 1级 | 1级 | 1级 | 1级 | 1级 | 1级 |
| 马氏体级别 | 2级 | 1级 | 2级 | 1级 | 2级 | 2级 |
| 硬度 | 58HRC | 59.5HRC | 58.5HRC | 59HRC | 58HRC | 59HRC |
从表2中可以看出，碳元素扩散平缓，能获得弥散分布的细粒状碳化物，改善齿轮表面的金相组织，提高了齿面硬度和耐磨性。
Claims (5)
1.一种汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法，其特征在于：包括如下步骤，
⑴、加热步骤，将齿轮置于渗碳炉内加热至930±5℃；
⑵、第一渗碳步骤，齿轮随炉维持在930±5℃，并向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，控制碳势CP在1.15±0.05C％，保温5-6h；
⑶、第二渗碳步骤，降低炉温，齿轮随炉降至920±5℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，碳势CP降至1.05±0.05C％，保温5-6h；
⑷、第三渗碳步骤，继续降低炉温，齿轮随炉降至910±5℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，继续将碳势CP降至0.95±0.05C％，保温5-6h；
⑸、第四渗碳步骤，再继续降低炉温，齿轮随炉降至900±5℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，继续降低碳势CP至0.85±0.05C％，保温5-6h；
⑹、降温步骤，齿轮随炉降温至830±10℃，保温时间为1-2h；
⑺、淬火步骤，将齿轮在830±10℃进行油淬，淬火油温度为65-95℃；
⑻、低温回火步骤，将齿轮放在回火炉中加热至170-220℃进行低温回火，保温时间为2-3h,然后出炉空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法，其特征在于：所述淬火步骤和低温回火步骤之间还包括清洗步骤，清洗去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在50-60℃。
3.根据权利要求1所述的汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法，其特征在于：所述的渗碳剂为甲醇、乙烷、丙烷、乙醇、丙醇、醋酸乙酯的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法，其特征在于：所述的第一渗碳步骤、第二渗碳步骤以及第三渗碳步骤和第四渗碳步骤中，所述碳势CP通过调节渗碳剂流量来控制。
5.根据权利要求1所述的汽车变速箱齿轮的渗碳淬火方法，其特征在于：所述汽车变速箱齿轮用钢材质为20CrMnTi。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 213011 258 Wuyi Road, Changzhou, Jiangsu Patentee after: CRRC Qishuyan Locomotive and Rolling Stock Technology Research Institute Co.,Ltd. Address before: 213011 258 Wuyi Road, Changzhou, Jiangsu Patentee before: CRRC QISHUYAN INSTITUTE Co.,Ltd. |
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