CN110699632B - 一种9310钢螺旋锥齿轮的渗碳方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种9310钢螺旋锥齿轮的渗碳方法，包括以下步骤：对螺旋锥齿轮零件进行预处理；将螺旋锥齿轮零件置于真空度≤15mbar的真空炉内，在927℃的温度下进行脉冲式渗碳处理，渗碳气氛每次通入时间为40～60s，扩散气氛每次通入时间为100～6000s，所述渗碳气氛和扩散气氛的流量为1500～2000Nl/h；将螺旋锥齿轮零件进行第一次回火处理；将螺旋锥齿轮零件进行淬火处理；将螺旋锥齿轮零件进行冷处理和第二次回火处理，本发明能精确控制渗碳深度。

Description

一种9310钢螺旋锥齿轮的渗碳方法
技术领域
本发明涉及低碳高合金钢的热处理领域，尤其涉及一种9310钢螺旋锥齿轮的渗碳方法。
背景技术
航空齿轮作为航空发动机的关键零部件，可靠、准确地齿轮传动是保证发动机寿命的必要条件。为了提高齿轮表面的疲劳强度及耐磨性能，提高齿轮寿命，齿部及轴承跑道表面常采取渗碳处理，淬火后获得表面高硬度、心部高韧性的零件。9310钢作为一种常用的渗碳齿轮钢，渗碳速度极快，当渗碳层深度≥1.0mm时，渗层深度波动大，现有技术难以实现渗碳层深度的精确控制。航空产品中涉及一种螺旋锥齿轮零件，要求齿部渗碳深度1.25～1.5mm（测至HV513），齿部渗碳面硬度为81～83HRA，齿面HRC60处深度≥0.56mm。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能精确控制渗碳深度的9310钢螺旋锥齿轮的渗碳方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种9310钢螺旋锥齿轮的渗碳方法，包括以下步骤：
S1、对螺旋锥齿轮零件进行预处理；
S2、将预处理后的螺旋锥齿轮零件置于真空度≤15mbar的真空炉内，在927±6℃的温度下进行脉冲式渗碳处理，渗碳气氛每次通入时间为40～60s，扩散气氛每次通入时间为100～6000s，所述渗碳气氛和扩散气氛的流量为1500～2000Nl/h；
S3、将脉冲式渗碳处理后的螺旋锥齿轮零件进行第一次回火处理；
S4、将回火处理后的螺旋锥齿轮零件进行淬火处理；
S5、将淬火处理后的螺旋锥齿轮零件进行冷处理和第二次回火处理。
作为对上述技术方案的进一步改进：
所述步骤S2中，所述渗碳气氛为C2H2，所述扩散气氛为N2。
所述步骤S2中，所述螺旋锥齿轮零件在进行脉冲式渗碳处理前还包括阶段式保温处理，所述阶段式保温处理包括：先升温至650～750℃保温40～60min，再升温至890～910℃保温40～60min，最后升温至927±6℃保温20～40min。
所述步骤S2和步骤S3之间还包括缓冷处理，所述缓冷处理包括：将脉冲式渗碳处理后的螺旋锥齿轮零件在氮气保护下冷却至100℃以下。
所述缓冷处理的时间为60～90min。
所述步骤S3中，所述第一次回火处理的回火温度为621±14℃，时间为3.5～4.5h。
所述步骤S4中，所述淬火处理的温度为815±6℃，时间为120～150min。
所述步骤S5中，所述冷处理的温度为-90～-100℃，时间为4～4.5h。
所述步骤S5中，所述第二次回火处理的温度为150±6℃，时间为4～4.5h。
所述步骤S1中，所述预处理具体包括：对螺旋锥齿轮零件除齿部以外的其他表面进行镀铜保护；所述镀铜铜层厚度为0.03～0.05mm。
所述步骤S1和S2之间还包括对螺旋锥齿轮零件进行吹砂处理。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明一种9310钢螺旋锥齿轮的渗碳方法，利用真空渗碳技术，通过调节通入的渗碳气氛流量，渗碳气氛通入时间，扩散气氛和扩散时间的脉冲式渗碳方式使得渗碳层碳浓度合理分布，实现渗碳深度的精确控制，即齿部渗碳深度1.25～1.5mm（测至HV513），齿部渗碳面硬度为81～83HRA，齿面HRC60处深度≥0.56mm。本发明工艺技术合理，有效的控制了渗碳层深度以及淬火变形，为同材料类似结构零件的渗碳处理及淬火变形控制提供了技术参考。
附图说明
图1是本发明实施例1中的工艺流程图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。除非特殊说明，本发明采用的仪器或材料为市售。
实施例1：
某航空产品螺旋锥齿轮零件，要求齿部渗碳深度1.25～1.5mm（测至HV513），齿部渗碳面硬度为81～83HRA，齿面HRC60处深度≥0.56mm。
如图1所示，本实施例的一种9310钢螺旋锥齿轮的渗碳方法，具体包括以下步骤：
（1）螺旋锥齿轮零件除齿部外，其余表面镀铜保护，铜层厚度0.03～0.05mm（本实施例为0.035mm）。
（2）螺旋锥齿轮零件置于吹砂机内清理齿部渗碳表面，刚玉砂砂粒大小为(60～100)目，风压≤0.15MPa，保证吹砂后吹砂面为灰色。
（3）螺旋锥齿轮零件置于真空渗碳炉内，零件平稳装炉，间距≥15mm，保证气氛流通充分；本实施例的真空渗碳炉为真空双室渗碳炉，包括加热室和气冷室。
（4）螺旋锥齿轮零件进行渗碳：真空渗碳炉加热室预抽真空度≤15mbar（本实施例为13mbar），在650℃保温60min，再升到900℃保温60min，然后升到927℃保温40min，保温结束后采用脉冲式方式通入气氛，渗碳气氛为C2H2，扩散气氛为N2，C2H2和N2的流量为1800Nl/h，按照C2H2-N2- C2H2- N2的次序完成渗碳处理，每步C2H2的通入时间为55s，N2每次的通入时间为200s、270s、340s、410s……2900s，最后一步N2最为终扩散气氛，通入时间为6000s，渗碳时间总计12h。渗碳完成后将螺旋锥齿轮零件转移至气冷室，在氮气气氛保护下经90min冷至100℃以下出炉。
（5）螺旋锥齿轮零件进行高温回火：回火温度621℃，回火时间4h。
（6）螺旋锥齿轮零件进行淬火：螺旋锥齿轮零件平稳放置在箱式加热炉内，淬火温度为815℃，保温135min，油冷淬火。
（7）螺旋锥齿轮零件淬火后3h内进行冷处理，温度为-93℃，时间为4.5h。
（8）螺旋锥齿轮零件冷处理回复至室温后进行回火，温度为150℃，时间为4h，然后空冷到室温。
（9）最终检验。
本实施例制得螺旋锥齿轮齿面渗碳层深度1.48mm，齿根深度1.27mm，齿部渗碳面硬度83HRA，HRC60处深度0.78mm。结论：合格。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种9310钢螺旋锥齿轮的渗碳方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对螺旋锥齿轮零件进行预处理；
S2、将预处理后的螺旋锥齿轮零件置于真空度≤15mbar的真空炉内，在927±6℃的温度下进行脉冲式渗碳处理，渗碳气氛每次通入时间为40～60s，扩散气氛每次通入时间为200～6000s，所述渗碳气氛和扩散气氛的流量为1500～2000Nl/h；最后一步为最终扩散气氛，通入时间为6000s，渗碳时间总计12h；所述渗碳气氛为C2H2，所述扩散气氛为N2；
S3、将脉冲式渗碳处理后的螺旋锥齿轮零件进行第一次回火处理，所述第一次回火处理的回火温度为621±14℃，时间为3.5～4.5h；
S4、将回火处理后的螺旋锥齿轮零件进行淬火处理，所述淬火处理的温度为815±6℃，时间为120～150min；
S5、将淬火处理后的螺旋锥齿轮零件进行冷处理和第二次回火处理，所述冷处理的温度为-90～-100℃，时间为4～4.5h；所述步骤S5中，所述第二次回火处理的温度为150±6℃，时间为4～4.5h。
2.根据权利要求1所述的渗碳方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述螺旋锥齿轮零件在进行脉冲式渗碳处理前还包括阶段式保温处理，所述阶段式保温处理包括：先升温至650～750℃保温40～60min，再升温至890～910℃保温40～60min，最后升温至927±6℃保温20～40min。
3.根据权利要求1所述的渗碳方法，其特征在于：所述步骤S2和步骤S3之间还包括缓冷处理，所述缓冷处理包括：将脉冲式渗碳处理后的螺旋锥齿轮零件在氮气保护下冷却至100℃以下。
4.根据权利要求3所述的渗碳方法，其特征在于：所述缓冷处理的时间为60～90min。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的渗碳方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述预处理具体包括：对螺旋锥齿轮零件除齿部以外的其他表面进行镀铜保护；所述镀铜铜层厚度为0.03～0.05mm。
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