CN110343994A - 一种飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，涉及特殊钢技术领域；所述飞轮齿圈的材质为高淬透性铬镍钼合金渗碳钢，该方法包括：根据飞轮齿圈尺寸大小选取连铸坯，采用齿圈三连体或三连体以上的合体锻造工艺对连铸坯锻造和碾环；再依次进行锻后热处理、半精车、滚齿、渗碳淬火回火处理、精车、分割和磨齿；渗碳淬火回火处理中的淬火过程采用多级淬火，依次为盐浴、风冷和水冷；盐浴的温度为200‑220℃。本申请解决了现有大型薄壁飞轮齿圈的渗碳淬火微畸变控制难的问题，可使大型薄壁飞轮齿圈的渗碳淬火微畸变控制在工艺技术要求范围内。

Description

一种飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法
技术领域
本申请涉及特殊钢技术领域，具体涉及一种飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法。
背景技术
飞轮齿圈是把起动机动力传递到曲轴的连接件，如图1所示，主要作用是实现起动机与曲轴之间动力传递，为发动机提供惯性。飞轮是一个转动惯量很大的圆盘，安装在发动机曲轴后端法兰盘上，飞轮外缘上压有一个齿圈，可与起动机的驱动齿轮啮合。大型薄壁飞轮齿圈外径一般达到500mm以上，齿宽小于100mm，模数大于4，一般最终热处理采用调质或者调质加感应淬火工艺来实现使用需求。而调质热处理后为软齿面，齿面抗胶合能力差，接触疲劳寿命不佳；采用调质加齿部感应技术，齿面硬度可以达到55HRC以上，但是小模数多齿数齿圈感应很难实现均匀沿齿廓硬化特征，而且小模数多齿数齿圈感应淬火齿部裂纹倾向难以控制。采用氮化热处理则硬化层深难以提高，一般难以达到0.8mm以上。对比分析显示渗碳淬火热处理可以实现最佳的齿面接触疲劳及齿根弯曲疲劳寿命需求，齿部可以实现均匀沿齿廓硬化特性，齿部硬度可以达到59-62HRC，但是大型薄壁飞轮齿圈渗碳淬火最大难题为畸变控制，较大的畸变将导致齿面硬度及硬化层深不均，甚至产生严重的齿根台阶，反而对接触及弯曲疲劳寿命不利。
高淬透性铬镍钼合金渗碳钢具有高淬透且塑韧性优良的突出特点，以其为材质制备的飞轮齿圈轮齿心部硬度可以达到40HRC，齿圈壁厚中部硬度可以达到35HRC，该材质可以保证齿圈运转过程中具备极高的刚性，保证啮合过程中齿部精度不丧失，对疲劳寿命极为有利。
薄壁及高淬透性特征使铬镍钼合金渗碳钢的大型薄壁飞轮齿圈的渗碳淬火微畸变控制成为关键，一般国内采用淬火压床来控制畸变，但是淬火压床对于工件的数量、工装夹具等成本控制项要求严格，而且国内大型淬火压床的普及率不高，对于小批量大型飞轮齿圈而言，寻找其它途径解决畸变问题迫在眉睫。
发明内容
本申请实施例通过提供一种飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，解决了现有高淬透性铬镍钼合金渗碳钢的大型薄壁飞轮齿圈的渗碳淬火微畸变控制难的问题，通过本申请的控制方法，可使大型薄壁飞轮齿圈的渗碳淬火微畸变控制在工艺技术要求范围内。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
本申请提供了一种飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，所述飞轮齿圈的材质为高淬透性铬镍钼合金渗碳钢，该方法包括以下步骤：
根据飞轮齿圈尺寸大小选取连铸坯，采用齿圈三连体或三连体以上的合体锻造工艺对连铸坯锻造和碾环；
对碾环后的合锻齿圈工件依次进行锻后热处理、半精车、滚齿、渗碳淬火回火处理、精车、分割和磨齿；所述渗碳淬火回火处理中的淬火过程采用多级淬火，依次为盐浴、风冷和水冷；所述盐浴的温度为200-220℃。
作为优选，所述高淬透性铬镍钼合金渗碳钢的合金元素质量百分比总和大于2.5％。
作为优选，所述高淬透性铬镍钼合金渗碳钢为18CrNiMo7-6、17NiCrMo6-4或20CrNi2Mo。
作为优选，所述飞轮齿圈的外径大于500mm，齿宽小于100mm，模数大于4。
作为优选，所述飞轮齿圈的外径大于1000mm，模数不小于4.5。
作为优选，所述锻后热处理采用960℃等温退火加860℃奥氏体化水基介质调质复合工艺。
作为优选，所述960℃等温退火工艺的步骤为：将合锻齿圈工件在加热炉内进行加热保温，保温温度为960℃，保温时间满足每100mm壁厚保温4小时的条件。
作为优选，所述860℃奥氏体化水基介质调质工艺的步骤为：960℃等温退火后的合锻齿圈工件先进行粗车，再在加热炉内加热至860℃进行保温，保温时间满足每100mm壁厚保温2小时的条件，再放入PAG淬火液中进行淬火。
作为优选，所述渗碳淬火回火处理包括预氧化、渗碳、淬火和低温回火四个步骤；所述渗碳过程先采用阶段式升温方式，然后在910℃下以碳势1.15％强渗10h，再在910℃下以碳势0.65％扩散6h。
作为优选，所述渗碳过程在阶段式升温时，第一次均温温度为650℃，时间为2h；第二次均温温度为850℃，时间为2h。
作为优选，所述盐浴采用质量占比为50％的硝酸钾与50％的亚硝酸钠，盐浴含水量为0.6％。
作为优选，采用盐浴淬火时，通过搅拌控制合锻齿圈工件的冷却速度在100-120℃/s之间。
作为优选，所述合锻齿圈工件进行盐浴淬火后，风冷至180℃，再进入50℃水槽水洗。
作为优选，所述渗碳淬火回火处理时的装炉方式为：采用平面端跳≯0.03mm、表面粗糙度≯Ra1.0、高度不小于100mm的两块金属盖板上下压制合锻齿圈工件。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
(1)本申请通过采用齿圈三连体或三连体以上的合体锻造工艺对连铸件进行锻造，加大控制截面，提高渗碳淬火时的高温刚性，使合锻齿圈工件精车分割后的端面及心部硬度可以满足技术要求。
(2)本申请采用960℃等温退火加860℃奥氏体化水基介质调质复合工艺作为锻后热处理工艺，先通过960℃等温退火释放应力，减小后续渗碳淬火变形，获得平衡的珠光体加铁素体组织，平衡组织有利于后续奥氏体化过程中均匀且细化的形核，后采用860℃奥氏体化水基介质调质预处理，实现均匀分布且细小的回火索氏体组织，同时调质预先释放涨大，有利于减小后续渗碳淬火的膨胀量。
(3)本申请采用910℃渗碳降温淬火路线，200-220℃高温低含水量盐浴淬火技术及180℃高温水洗技术等实现均匀低应力及高硬度特征。
(4)本申请的渗碳淬火回火工艺采用高平整度盖板重力压制技术，约束齿圈渗碳淬火翘曲变形，通过装炉位置中心化控制周向加热冷却均匀性以实现微畸变特征。
附图说明
图1为本申请的飞轮齿圈的实物图；
图2为本申请一实施例的飞轮齿圈合锻工艺图；
图3为本申请另一实施例的飞轮齿圈渗碳淬火回火工艺路线图；
图4为本申请另一实施例的飞轮齿圈渗碳淬火回火工艺装炉方式图；
图5为本申请另一实施例的飞轮齿圈精车分割图；
图6为本申请另一实施例的飞轮齿轮分割后的齿圈成品件结构图；
图7为本申请另一实施例的飞轮齿圈工艺图纸；
图8为本申请另一实施例的飞轮齿圈随炉试样表面组织图；
图9为本申请另一实施例的飞轮齿圈随炉试样心部组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
本申请实施例提供了一种飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其中所采用的飞轮齿圈的制造工序为：连铸坯—锻造—碾环—锻后热处理—半精车—滚齿—渗碳淬火回火—精车—分割—磨齿—成品。
本申请的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法适用于材质为高淬透性铬镍钼合金渗碳钢，外径大于500mm，齿宽小于100mm，模数大于4的大型薄壁飞轮齿圈。优选高淬透性铬镍钼合金渗碳钢的合金元素质量百分比总和大于2.5％，这些高淬透性铬镍钼合金渗碳钢的型号可为18CrNiMo7-6、17NiCrMo6-4或20CrNi2Mo。本申请实施例的渗碳淬火微畸变控制方法特别适用于外径大于1000mm，模数不小于4.5的大型飞轮齿圈。该类大型薄壁飞轮齿圈的齿部硬度要求58-62HRC，心部硬度要求36-40HRC，成品有效硬化层深要求1.2-1.5mm，工艺有效硬化层深1.7-2.0mm。
具体而言，本申请的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法包括以下步骤：
(1)根据飞轮齿圈尺寸大小选取连铸坯，并预留余量，采用齿圈三连体或三连体以上的合体锻造工艺对连铸坯锻造和碾环，如图2所示；其中锻造采用多向锻造技术，通过1150℃以上的开坯及反复大锻造比的镦粗拔长，实现均匀的铸态组织破碎效果。锻造至一定尺寸后胚料进行碾环，实现环向成分组织性能一致。
由于钢锭自身凝固时存在不可避免的宏观及微观偏析，必须通过合适的水冒口切除量方可控制宏观偏析，连铸坯采用电磁搅拌及轻压下技术控制宏观及微观偏析，实现≯30μm小跨距枝晶偏析特征。原材料微小偏析度控制有利于减小后续渗碳淬火畸变。
由于薄壁齿圈畸变大源于自身重力与刚性的博弈，本申请实施例采用齿圈三连体及以上的合体锻造工艺，加大控制截面，提高渗碳淬火时的高温刚性。由于高淬透性铬镍钼合金渗碳钢盐浴淬火的最大淬透深度可以达到200mm以上，因此合锻齿圈精车分割后的端面及心部硬度可以满足技术要求。
(2)对碾环后的合锻齿圈工件进行锻后热处理；本申请优选锻后热处理采用960℃等温退火加860℃奥氏体化水基介质调质复合工艺。具体地，将锻造成型的合锻齿圈工件在加热炉内进行加热保温，保温温度为960℃，保温时间满足每100mm壁厚保温4小时的条件，高温退火的目的在于释放应力，减小后续渗碳淬火变形，获得平衡的珠光体加铁素体组织，平衡组织有利于后续奥氏体化过程中均匀且细化的形核；然后采用860℃奥氏体化水基介质进行调质预处理，具体步骤为960℃等温退火后先进行粗车，再在加热炉内加热至860℃进行保温，保温时间满足每100mm壁厚保温2小时的条件，再放入PAG淬火液中进行淬火，以实现均匀分布且细小的回火索氏体组织，同时调质预先释放涨大量，有利于减小后续渗碳淬火的膨胀量。
(3)对锻后热处理后的合锻齿圈工件进行半精车，获得齿圈雏形；
(4)对半精车后的合锻齿圈工件进行滚齿，预开出啮合齿形；
(5)对滚齿后的合锻齿圈工件进行渗碳淬火回火工艺处理，其中渗碳淬火回火工艺包括预氧化、渗碳、淬火和低温回火四个步骤，如图3所示，具体如下：
预氧化：在400℃下预氧化1h，出炉；
渗碳：预氧化出炉后再入炉进行渗碳工艺；第一次均温温度为650℃，时间为2h；第二次均温温度为850℃，时间为2h；再在910℃下以碳势1.15％强渗10h；再在910℃下耗时1.5h将碳势匀速降至0.65％；再在910℃下以碳势0.65％扩散6h；然后快速炉冷至810℃，再保持均温2h，碳势保持0.65％；
淬火：淬火过程采用多级淬火，依次为盐浴、风冷和水冷。渗碳步骤结束后，直接入盐槽进行盐浴淬火，盐浴温度为200-220℃，盐浴采用质量占比为50％的硝酸钾与50％的亚硝酸钠，盐浴含水量为0.6％，时间为20min，通过搅拌电机的合理搅拌控制高温冷却速度在100-120℃/s之间；盐浴后，再风冷至180℃；再进入50℃水槽水洗10min。本申请通过提高盐浴温度，减小齿圈工件与淬火介质的温差，减小淬火内应力，盐浴含水量降低至0.6％，通过合理搅拌控制齿圈工件的冷却速度在100-120℃/s之间，保证心部强度基础上实现最小淬火内应力。
低温回火：水洗结束后入炉进行低温回火，其中低温回火的温度为165℃，时间为10h，然后出炉，空冷。
渗碳淬火回火工艺的装炉方式：采用平面端跳≯0.03mm、表面粗糙度≯Ra1.0、高度不小于100mm的两块金属盖板上下压制合锻齿圈工件，如图4所示；采用平面端跳≯0.03mm的两块金属盖板上下压制齿圈可以限制其翘曲，同时上下冷却性能一致可以控制其锥度畸变，而金属盖板高度不小于100mm可使金属盖板有足够重力制约飞轮齿圈翘曲。
渗碳淬火回火工艺的炉膛放置方式：齿圈置于炉膛中心，保证齿部与加热棒距离一致，实现均匀加热及均匀冷却的目的。本申请通过装炉位置中心化控制周向加热冷却均匀性以实现微畸变特征。
大型飞轮齿圈渗碳淬火主要畸变特征为翘曲、椭圆、锥度。翘曲来源于薄壁刚性差，椭圆与原材料组织及应力均匀性、加热及冷却均匀性有关，锥度来源于上下端面冷却性能差异。热处理次数越多，变形越大，18CrNiMo7-6为本质细晶粒钢，其具备渗碳降温淬火可行性，热处理路线为910℃渗碳降温淬火，选择910℃基于渗碳效果不会大幅降低同时高温蠕变小，奥氏体晶粒度细小且均匀，有利于减小齿圈渗碳时畸变量。
通过预氧化、渗碳阶段升温、220℃高温盐浴等温分级淬火手段限制其椭圆度，同时实现低应力水平。通过提高盐浴温度，减小工件与淬火介质的温差，减小淬火内应力，盐浴含水量降低至0.6％，通过合理搅拌控制高温冷却速度在100-120℃/s之间，保证心部强度基础上实现最小淬火内应力。
盐浴分级淬火的最大难题在于残余奥氏体控制，由于200-220℃盐浴等温处理后，奥氏体将稳定化，此时MS点将相对油淬大幅降低，通过180℃高温水洗，控制开裂性，由于水浴的冷却均匀性优于空气，通过风冷至180℃后进入50℃水槽清洗将控制残余奥氏体均匀，均匀的残余奥氏体是均匀表面硬度及均匀应力状态获得的基础条件；由于心部在200-220℃盐浴等温时已基本转变完全，风冷至180℃后进入50℃水槽清洗只影响最表层残余奥氏体转变，实践证明其应力特征不会增加齿圈畸变。结合0.65％共析点碳化物控制技术，合理的表面碳含量经过奥氏体化温度淬火，奥氏体中充分溶入碳化物，有利于奥氏体淬透性的提高，最终将充分发挥碳化物的弥散分布特征，实现小离散表面硬度及微畸变量特征。
(6)对渗碳淬火回火处理后的合锻齿圈工件进行精车，实现图纸精度尺寸，如图5所示；
(7)对精车后的合锻齿圈工件进行分割成数个齿圈成品件，如图6所示；
(8)对分割后的齿圈成品件进行定位夹装，然后按照工艺要求对齿圈进行磨齿，实现齿部图纸精度，最终得到符合工艺技术要求的飞轮齿圈，如图7所示。
根据上述飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法制备得到的大型薄壁飞轮齿圈达到以下技术要求：畸变量控制如下：涨大量控制≤1‰(D)，锥度控制≤0.5‰(D)，翘曲控制≤0.3‰(D)，椭圆≤0.5‰(D)，D为外径；表面硬度59-61HRC，工件表面硬度散差≯2HRC，心部硬度39HRC，有效硬化层深1.78mm(550HV界限值)；且飞轮齿圈随炉试样的表面组织为：残奥10％，细针马氏体、无可见碳化物，如图8所示，飞轮齿圈随炉试样的心部组织为:板条马氏体+极少量贝氏体，如图9所示。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (14)

1.一种飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，所述飞轮齿圈的材质为高淬透性铬镍钼合金渗碳钢，其特征在于，该方法包括以下步骤：
根据飞轮齿圈尺寸大小选取连铸坯，采用齿圈三连体或三连体以上的合体锻造工艺对连铸坯锻造和碾环；
对碾环后的合锻齿圈工件依次进行锻后热处理、半精车、滚齿、渗碳淬火回火处理、精车、分割和磨齿；所述渗碳淬火回火处理中的淬火过程采用多级淬火，依次为盐浴、风冷和水冷；所述盐浴的温度为200-220℃。
2.根据权利要求1所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，所述高淬透性铬镍钼合金渗碳钢的合金元素质量百分比总和大于2.5％。
3.根据权利要求2所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，所述高淬透性铬镍钼合金渗碳钢为18CrNiMo7-6、17NiCrMo6-4或20CrNi2Mo。
4.根据权利要求1所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，所述飞轮齿圈的外径大于500mm，齿宽小于100mm，模数大于4。
5.根据权利要求4所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，所述飞轮齿圈的外径大于1000mm，模数不小于4.5。
6.根据权利要求1所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，所述锻后热处理采用960℃等温退火加860℃奥氏体化水基介质调质复合工艺。
7.根据权利要求6所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，所述960℃等温退火工艺的步骤为：将合锻齿圈工件在加热炉内进行加热保温，保温温度为960℃，保温时间满足每100mm壁厚保温4小时的条件。
8.根据权利要求6所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，所述860℃奥氏体化水基介质调质工艺的步骤为：960℃等温退火后的合锻齿圈工件先进行粗车，再在加热炉内加热至860℃进行保温，保温时间满足每100mm壁厚保温2小时的条件，再放入PAG淬火液中进行淬火。
9.根据权利要求1所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，所述渗碳淬火回火处理包括预氧化、渗碳、淬火和低温回火四个步骤；所述渗碳过程先采用阶段式升温方式，然后在910℃下以碳势1.15％强渗10h，再在910℃下以碳势0.65％扩散6h。
10.根据权利要求9所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，所述渗碳过程在阶段式升温时，第一次均温温度为650℃，时间为2h；第二次均温温度为850℃，时间为2h。
11.根据权利要求1所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，所述盐浴采用质量占比为50％的硝酸钾与50％的亚硝酸钠，盐浴含水量为0.6％。
12.根据权利要求1所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，采用盐浴淬火时，通过搅拌控制合锻齿圈工件的冷却速度在100-120℃/s之间。
13.根据权利要求1所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，所述合锻齿圈工件进行盐浴淬火后，风冷至180℃，再进入50℃水槽水洗。
14.根据权利要求1所述的飞轮齿圈渗碳淬火微畸变控制方法，其特征在于，所述渗碳淬火回火处理时的装炉方式为：采用平面端跳≯0.03mm、表面粗糙度≯Ra1.0、高度不小于100mm的两块金属盖板上下压制合锻齿圈工件。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112522661A (zh) * 2020-07-27 2021-03-19 滨中元川金属制品（昆山）有限公司 一种薄型精密紧固件微渗碳工艺
CN113640183A (zh) * 2021-08-05 2021-11-12 常州天山重工机械有限公司 一种氧化法检验渗碳钢奥氏体晶粒的方法
CN113718097A (zh) * 2021-09-17 2021-11-30 重庆齿轮箱有限责任公司 一种薄壁齿轮的渗碳淬火变形控制方法
CN114262846A (zh) * 2021-12-13 2022-04-01 通裕重工股份有限公司 一种飞轮转子的材料和飞轮转子的调质热处理工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104673975A (zh) * 2015-01-30 2015-06-03 南通弘峰机电有限公司 一种船用高碳钢齿轮加工工艺
CN105643219A (zh) * 2014-11-28 2016-06-08 重庆市巴南区仁荣机械厂 一种齿轮轴加工工艺
CN107937922A (zh) * 2017-12-22 2018-04-20 沈阳透平机械股份有限公司 一种大尺寸双人字齿轮的抗渗碳淬火畸变控制方法
CN108118137A (zh) * 2017-12-22 2018-06-05 沈阳透平机械股份有限公司 一种大尺寸薄壁齿轮工艺孔直径的设计方法
CN108588387A (zh) * 2018-04-18 2018-09-28 常州大学 一种提高风电齿轮气体渗碳效率的预氧化工艺
CN109338275A (zh) * 2018-11-09 2019-02-15 常州天山重工机械有限公司 一种18CrNiMo7-6钢制中小型缸体渗碳多级淬火工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105643219A (zh) * 2014-11-28 2016-06-08 重庆市巴南区仁荣机械厂 一种齿轮轴加工工艺
CN104673975A (zh) * 2015-01-30 2015-06-03 南通弘峰机电有限公司 一种船用高碳钢齿轮加工工艺
CN107937922A (zh) * 2017-12-22 2018-04-20 沈阳透平机械股份有限公司 一种大尺寸双人字齿轮的抗渗碳淬火畸变控制方法
CN108118137A (zh) * 2017-12-22 2018-06-05 沈阳透平机械股份有限公司 一种大尺寸薄壁齿轮工艺孔直径的设计方法
CN108588387A (zh) * 2018-04-18 2018-09-28 常州大学 一种提高风电齿轮气体渗碳效率的预氧化工艺
CN109338275A (zh) * 2018-11-09 2019-02-15 常州天山重工机械有限公司 一种18CrNiMo7-6钢制中小型缸体渗碳多级淬火工艺

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《现代机械传动手册》编辑委员会: "《现代机械传动手册》", 30 April 1995, 机械工业出版社 *
张峦等: "渗碳齿轮盐浴分级淬火工艺研究及应用", 《金属热处理》 *
殷汉奇等: "硝盐淬火技术", 《热处理》 *
美国金属学会: "《金属手册第九版第四卷热处理》", 31 December 1988, 机械工业出版社 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112522661A (zh) * 2020-07-27 2021-03-19 滨中元川金属制品（昆山）有限公司 一种薄型精密紧固件微渗碳工艺
CN112522661B (zh) * 2020-07-27 2021-06-25 滨中元川金属制品（昆山）有限公司 一种薄型精密紧固件微渗碳工艺
CN113640183A (zh) * 2021-08-05 2021-11-12 常州天山重工机械有限公司 一种氧化法检验渗碳钢奥氏体晶粒的方法
CN113640183B (zh) * 2021-08-05 2024-01-12 常州天山重工机械有限公司 一种氧化法检验渗碳钢奥氏体晶粒的方法
CN113718097A (zh) * 2021-09-17 2021-11-30 重庆齿轮箱有限责任公司 一种薄壁齿轮的渗碳淬火变形控制方法
CN114262846A (zh) * 2021-12-13 2022-04-01 通裕重工股份有限公司 一种飞轮转子的材料和飞轮转子的调质热处理工艺

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