CN106835004A - 一种齿轮轴复合阶梯渗碳淬火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热处理技术领域，尤其涉及一种齿轮轴复合阶梯渗碳淬火工艺。依次包括进炉升温、保温、再升温、保温阶梯渗碳、降温保温和降温出炉淬火等步骤。这种齿轮轴复合阶梯渗碳淬火工艺在工件进行渗碳前首先在相变临界点以下某一温度进行恒温处理，工件在此温度内外温度趋于一致，减小内外温差，降低了加热速度，减少热应力；在渗碳阶段采用阶梯渗碳即循环增加、降低碳原子浓度梯度，提高碳原子扩散速度，减少工件在高温下的保持时间，减少热处理变形；满足金相组织、机械性能的要求。

Description

一种齿轮轴复合阶梯渗碳淬火工艺
技术领域
本发明属于热处理技术领域，尤其涉及一种齿轮轴复合阶梯渗碳淬火工艺。
背景技术
渗碳淬火是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。传统工艺主要有：低温回火、预冷直接淬火、一次加热淬火、渗碳高温回火、二次淬火冷处理、渗碳后感应加热等工序。淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用，机械中重要零件，尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理，为满足各种零件千差万别的技术要求，发展了各种淬火工艺。渗碳是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中,加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分.相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。
齿轮轴指支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件，一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径，机器中作回转运动的零件就装在轴上。齿轮轴对零件的耐磨性、硬度和疲劳强度要求较高，采用一般的淬火工艺达不到理想要求。
发明内容
本发明针对上述的问题，提出一种齿轮轴复合阶梯渗碳淬火工艺。
1.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种齿轮轴复合阶梯渗碳淬火工艺，其特征在于包括以下步骤：
a)齿轮轴进炉，并将炉温升至700℃；
b)保温处理，保持700℃的炉温40分钟，减少齿轮轴内外温差；
c)升温处理，将炉温升至920℃后做恒温处理，保持炉内温度稳定在920℃，
d)阶梯渗碳，第一阶段：炉温920℃、碳势1.1％cp、渗碳时间100分钟，第二阶段：炉温920℃、碳势0.8％cp、渗碳时间40分钟，第三阶段：炉温920℃、碳势1.1％cp、渗碳时间30分钟，第四阶段：炉温920℃、碳势0.8％cp、渗碳时间30分钟；
e)降温保温，降温至830℃后进行保温，碳势0.8％cp，渗碳时间30分钟；
f)降温出炉淬火，将齿轮轴出炉进行油淬。
作为优选，所述步骤f)后进行清洗，去除齿轮轴表面油渍。
作为优选，清洗后将齿轮轴进行干燥。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明在工件进行渗碳前首先在相变临界点以下某一温度进行恒温处理，消除加工应力；工件在此温度内外温度趋于一致，减小内外温差，减少热应力；降低了加热速度，减少热应力。
2、在渗碳阶段采用阶梯渗碳即循环增加、降低碳原子浓度梯度，提高碳原子扩散速度，减少工件在高温下的保持时间，减少热处理变形。
3、降温淬火，满足金相组织、机械性能的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的一种齿轮轴复合阶梯渗碳淬火工艺图；
图2为实施例1提供的一种齿轮轴常规工艺渗碳淬火工艺图；
以上各图中1、复合阶梯渗碳淬火工艺温度变化曲线；2、复合阶梯渗碳淬火工艺碳势变化曲线；3、常规工艺温度变化曲线；4、常规工艺碳势变化曲线；
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
如图1和图2所示，常规的渗碳淬火工艺是将温度升至相变临界点的特定温度后进行渗碳处理，然后降温淬火，而本发明共分为三个大时间段，具体工艺步骤如下：
第一时间段具体包括a)齿轮轴进炉，并将炉温升至700℃；b)保温处理，保持700℃的炉温40分钟；此阶段的主要作用为消除应力，齿轮轴在进行渗碳前首先在相变临界点以下的某一温度(发明人选定温度为700℃)进行保温，消除加工应力，另外，齿轮轴的内外温度在此恒定温度下趋于一致，减小内外温差、降低加热速度，减少了热应力。
第二时间段包括c)升温处理，将炉温升至920℃后做恒温处理，保持炉内温度稳定在920℃；d)阶梯渗碳，第一阶段：炉温920℃、碳势1.1％cp、渗碳时间100分钟，第二阶段：炉温920℃、碳势0.8％cp、渗碳时间40分钟，第三阶段：炉温920℃、碳势1.1％cp、渗碳时间30分钟，第四阶段：炉温920℃、碳势0.8％cp、渗碳时间30分钟；本时间段相较于常规工艺采用阶梯渗碳，循环增加、降低碳原子浓度梯度，发明人选定碳原子浓度在1.1％cp和0.8％cp之间交替，利用动能和势能的相互转换，增加流速，提高碳原子的扩散速度。
第三时间段为e)降温保温，降温至830℃后进行保温，碳势0.8％cp，渗碳时间30分钟；f)降温出炉淬火，将齿轮轴出炉进行油淬。油淬完成后对齿轮轴进行清洗、干燥处理。
表1为齿轮轴热处理前齿轮的螺旋线误差变量
表1：热处理前结果
实施例1
表1中同一批齿轮轴分别利用常规渗碳淬火工艺与上述复合阶梯渗碳淬火工艺进行热处理，对比结果如下表所示，表2为常规工艺，表3为复合阶梯渗碳淬火工艺：
表2：常规渗碳淬火工艺
表3：复合阶梯渗碳淬火工艺
实施例2
表1中同一批齿轮轴分别利用常规渗碳淬火工艺与上述复合阶梯渗碳淬火工艺进行热处理，对比结果如下表所示，表4为常规工艺，表5为复合阶梯渗碳淬火工艺
表4：常规渗碳淬火工艺
表5：复合阶梯渗碳淬火工艺
根据实施例1和实施例2对同一批热处理前的齿轮轴分别用常规渗碳工艺和复合阶梯渗碳工艺做热处理后的数据对比可知，采用常规渗碳工艺热处理后，齿轮的螺旋线误差较大，螺旋线精度大大降低，而利用复合阶梯渗碳工艺热处理后，齿轮的螺旋线误差较小，螺旋线精度较常规渗碳工艺有了显著提高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种齿轮轴复合阶梯渗碳淬火工艺，其特征在于包括以下步骤：
a)齿轮轴进炉，并将炉温升至700℃；
b)保温处理，保持700℃的炉温40分钟，减少齿轮轴内外温差；
c)升温处理，将炉温升至920℃后做恒温处理，保持炉内温度稳定在920℃，
d)阶梯渗碳，第一阶段：炉温920℃、碳势1.1％cp、渗碳时间100分钟，第二阶段：炉温920℃、碳势0.8％cp、渗碳时间40分钟，第三阶段：炉温920℃、碳势1.1％cp、渗碳时间30分钟，第四阶段：炉温920℃、碳势0.8％cp、渗碳时间30分钟；
e)降温保温，降温至830℃后进行保温，碳势0.8％cp，渗碳时间30分钟；
f)降温出炉淬火，将齿轮轴出炉进行油淬。
2.根据权利要求1所述一种齿轮轴复合阶梯渗碳淬火工艺，其特征在于：所述步骤f)后进行清洗，去除齿轮轴表面油渍。
3.根据权利要求2所述一种齿轮轴复合阶梯渗碳淬火工艺，其特征在于：所述清洗后将齿轮轴进行干燥。
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