CN109355615A - 一种12CrNi3A渗碳淬火方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种12CrNi3A渗碳淬火方法，以甲醇为载气、丙酮为渗剂，采用氧探头监测控制渗碳炉内碳势，先在12CrNi3A材料奥氏体转变临界温度以上、880℃以下分多阶段升温、保温，且每一阶段的碳势均高于该温度下材料的饱和碳浓度；然后升温至(880～910)℃，加快渗碳速度，获得一定深度的渗碳层；最后降温至淬火温度(810～830)℃并保温一定时间后淬火，并进行冷冷处理及低温回火处理。本发明易于实现自动化生产，渗碳剂毒性小，对环境及人体危害小；渗碳碳势低，炉内不易积炭，生产环境得到大幅度改善；稳定性好，产品质量稳定；渗碳后直接淬火，在保证渗碳质量的同时节约能源，生产效率高。

Description

一种12CrNi3A渗碳淬火方法
技术领域
本发明属于特种加工技术，涉及12CrNi3A材料渗碳淬火新工艺方法。
背景技术
众所周知，发动机在运行过程中，传动齿轮承受剧烈的重载、磨损、接触疲劳、冲击等复杂应力作用，齿轮轮齿需要足够的韧性、硬度、耐磨性及抗疲劳性能才能满足特殊的使用要求。研究表明，当渗碳层中分布一定量颗粒状碳化物时，能够获得更高的硬度、耐磨性及接触疲劳性能，这种特性可以应用于发动机齿轮渗碳，事实上，国外部分高性能发动机齿轮渗碳层正是如此。
12CrNi3A材料是一种优质渗碳钢，常用来制造齿轮，但由于12CrNi3A材料的铬(Cr)含量较低，由其加工的齿轮零件渗碳后很难获得碳化物，为了解决这个问题，如图1所示，目前常采用滴量控制渗剂法，以苯(或煤油)为渗剂、甲醇为载气，通过加大苯(或煤油)的滴量促进碳化物的形成，这种渗碳法人为控制因素太大、不易实现自动化生产；苯毒性大，对环境及人体危害大；苯(或煤油)作渗剂，炉内容易积炭，工作环境差；工艺稳定性差，产品质量无法得到有效控制，生产效率低。
发明内容
本发明旨在提供一种12CrNi3A渗碳淬火方法，简单、易实现自动化控制。
12CrNi3A材料中碳化物形成元素较少，渗碳后不易形成碳化物，即使能够形成碳化物，但碳化物数量少，且不稳定，在升温过程中容易溶解，为了解决这个技术问题，本发明采用以下技术方法来实现，即以甲醇为载气、丙酮为渗剂，采用氧探头监测控制渗碳炉内碳势，先在12CrNi3A材料奥氏体转变临界温度以上、880℃以下分多阶段升温、保温，且每一阶段的碳势均高于该温度下材料的饱和碳浓度；然后升温至(880～910)℃，加快渗碳速度，获得一定深度的渗碳层；最后降温至淬火温度(810～830)℃并保温一定时间后淬火，并进行冷冷处理及低温回火处理。
本发明是通过如下技术方案予以实现的：
一种12CrNi3A渗碳淬火方法，在12CrNi3A材料奥氏体转变临界温度(临界温度是指Ac3)以上、880℃以下分多阶段升温、保温，且每一阶段的碳势均高于该温度下材料的饱和碳浓度；然后升温至880～910℃，加快渗碳速度，获得渗碳层；最后降温至淬火温度810～830℃并保温后淬火，并进行冰冷处理及低温回火处理。
优选的，渗碳时以甲醇为载气、丙酮为渗剂，采用氧探头监测控制渗碳炉内碳势。
优选的，在820～840℃、1.4％C(指渗碳过程中炉内的碳势)条件下保温30～50min。
优选的，在850～870℃、1.4％C(指渗碳过程中炉内的碳势)条件下保温30～50min。
优选的，在880～910℃区间，保持1.4％C(指渗碳过程中炉内的碳势)，保温时间根据渗层深度调整。
优选的，淬火方式为油淬。
优选的，所述冰冷处理的温度范围为-60～-70℃，冰冷处理的时间范围为60～70min。
优选的，所述低温回火处理的温度范围为140～160℃,低温回火处理的时间范围为120～180min。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：2CrNi3A材料中碳化物形成元素较少，渗碳后不易形成碳化物，即使能够形成碳化物，但碳化物数量少，且不稳定，在升温过程中容易溶解。多段升温、保温是为了使前一阶段形成的细小碳化物不完全溶解(或者碳化物溶解后合金元素分布不均匀)，保证在下一阶段保温时碳化物快速形核、长大；其特殊效果是增加渗层碳浓度，促进碳化物的形成。
本发明采用的碳势低，能够采用氧探头监测炉内碳势，易于实现自动化生产；本发明使用的渗碳剂为丙酮，毒性小，对环境及人体危害小；渗碳碳势低，炉内不易积炭，生产环境得到大幅度改善；工艺稳定性好，产品质量稳定；渗碳后直接淬火，在保证渗碳质量的同时，节约能源，生产效率高。
附图说明
图1为12CrNi3A材料常用渗碳淬火工艺路线图；
图2为本发明的12CrNi3A材料渗碳淬火工艺路线图；
图中Cp代表碳势，t代表时间，T代表温度，d代表渗碳剂量的滴量。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述；
如图2所示，一种12CrNi3A渗碳淬火方法，包括如下步骤：
(1)锻制12CrNi3A棒料，经调质处理后加工成齿轮零件；
(2)造气氛：渗碳炉在(820～840)℃、1.4％C(对应图中Cp1)条件下保温(1～2)h；
(3)工件入炉；
(4)零件装炉后，在(820～840)℃、1.4％C(对应图中Cp2)条件下保温(30～50)min；
(5)升温至(850～870)℃并在1.4％C(对应图中Cp3)条件下保温(30～50)min；
(6)升温至(880～910)℃，保持1.4％C(对应图中Cp4)，保温时间根据渗层深度调整；
(7)炉温降至(810～830)℃并保温一定时间，油淬，Cp5一般取(1.0～1.3)C％之间；
(8)冰冷处理：(-60～-70)℃冰冷处理(60～70)min；
(9)回火：(140～160)℃低温回火(120～180)min。

Claims (8)

1.一种12CrNi3A渗碳淬火方法，其特征在于：在12CrNi3A材料奥氏体转变临界温度以上、880℃以下分多阶段升温、保温，且每一阶段的碳势均高于该温度下材料的饱和碳浓度；然后升温至880～910℃，加快渗碳速度，获得渗碳层；最后降温至淬火温度810～830℃并保温后淬火，并进行冰冷处理及低温回火处理。
2.根据权利要求1所述的一种12CrNi3A渗碳淬火方法，其特征在于：渗碳时以甲醇为载气、丙酮为渗剂，采用氧探头监测控制渗碳炉内碳势。
3.根据权利要求1所述的一种12CrNi3A渗碳淬火方法，其特征在于：在820～840℃、1.4％C条件下保温30～50min。
4.根据权利要求1所述的一种12CrNi3A渗碳淬火方法，其特征在于：在850～870℃、1.4％C条件下保温30～50min。
5.根据权利要求1所述的一种12CrNi3A渗碳淬火方法，其特征在于：在880～910℃区间，保持1.4％C，保温时间根据渗层深度调整。
6.根据权利要求1所述的一种12CrNi3A渗碳淬火方法，其特征在于：淬火方式为油淬。
7.根据权利要求1所述的一种12CrNi3A渗碳淬火方法，其特征在于：所述冰冷处理的温度范围为-60～-70℃，冰冷处理的时间范围为60～70min。
8.根据权利要求1所述的一种12CrNi3A渗碳淬火方法，其特征在于：所述低温回火处理的温度范围为140～160℃,低温回火处理的时间范围为120～180min。
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