CN111719110A - 精确控制渗碳层深度的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种精确控制渗碳层深度的热处理工艺，包括如下步骤：步骤一：进炉；步骤二：均温加热；步骤三：在低温下强渗；步骤四：在降温过程中进行扩散；步骤五：淬火；步骤六：回火。本发明的有益效果是：本发明解决了常规渗碳淬火工艺不能解决的窄范围渗碳层深度控制问题。降温过程替代扩散过程。

Description

精确控制渗碳层深度的热处理工艺
技术领域
本发明涉及渗碳层淬火领域，更具体地说涉及一种精确控制渗碳层深度的热处理工艺。
背景技术
离心式压缩机齿轮承载大，冲击力强，安全性要求高，使用时除了应具有优良的耐磨性能，还应有较高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，同时具有较高的抗冲击和抗过载能力。传统的渗碳淬火热处理工艺无法满足节圆、齿根、齿顶处有效硬化层深度，且耗能高，生产周期长，不能满足性能要求。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种精确控制渗碳层深度的热处理工艺。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种精确控制渗碳层深度的热处理工艺，包括如下步骤：
步骤一：进炉；
步骤二：均温加热；
步骤三：在低温下强渗；
步骤四：在降温过程中进行扩散；
步骤五：淬火；
步骤六：回火。
进一步，所述步骤二中均温的温度为870～880℃，保持时间为60min。
进一步，所述步骤三中强渗的温度为900～910℃，保持时间为100-120min，碳势为1.15～1.25％cp。
进一步，所述步骤四中扩散的温度为910～820℃，保持时间为90-110min，碳势为0.80～0.90％cp。
进一步，所述步骤五淬火的温度为820～840℃，保持时间为30min。
进一步，所述步骤六的淬火采用油冷。
进一步，所述步骤五淬火后的温度为-60～-80℃，保持时间为180-240min。
进一步，所述步骤六的回火温度为180～210℃，保持时间为300min。
进一步，渗碳淬火工艺在可控气氛多用炉内进行反应。
本发明的有益效果为：
均温在渗碳温度前870-880℃进行，确保在渗碳温度零件齿面和齿根温度达到一致，同时进行渗碳，而非采用常规渗碳温度下进行均温；
在渗碳温度900-910℃进行强渗，将降温过程作为扩散阶段，炉内保持扩散时的碳势；变强渗扩散两段渗碳变为一段强渗，选择低于渗碳温度进行均温，到渗碳温度后即开始渗碳，减小齿面齿根温差，从而减小渗层深度差；选择较低温度进行渗碳，可以有效预防由于炉内温度和碳势的偏差导致深度的不均匀；
渗碳层深度可控制在0.2mm范围内；
本发明解决了常规渗碳淬火工艺不能解决的窄范围渗碳层深度控制问题。降温过程替代扩散过程。
附图说明
图1是实施例1中热处理工艺流程图；
图2是实施例1中齿面渗碳层深度的示意图；
图3是渗碳层硬度的数据；
图4是实施例1中齿轮产品渗碳样块的照片；
图中：
A、节圆；B、根圆；C、顶圆；D、芯部硬度检测处。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
要解决同时满足节圆、齿根、齿顶处有效硬化层深度和节圆处深度范围为0.20mm要求，首先考虑选用的设备，选用可以精密控制炉内碳势的可控气氛多用炉。小模数齿轮渗碳淬火加热时齿部很快到达渗碳温度，而齿根处温度偏低。当炉内温度到了工艺温度，齿顶温度高渗碳速度快，齿根温度低渗碳速度慢，故从工艺选择、装炉方法、碳势、温度、过程控制等方面来严格控制质量。
一种精确控制渗碳层深度的热处理工艺，包括如下步骤：
步骤一：进炉；
步骤二：均温加热；
步骤三：在低温下强渗；
步骤四：在降温过程中进行扩散；
步骤五：淬火；
步骤六：回火。
进一步，所述步骤二中均温的温度为870～880℃，保持时间为60min。
进一步，所述步骤三中强渗的温度为900～910℃，保持时间为100-120min，碳势为1.15～1.25％cp。
进一步，所述步骤四中扩散的温度为910～820℃，保持时间为90-110min，碳势为0.80～0.90％cp。
进一步，所述步骤五淬火的温度为820～840℃，保持时间为30min。
进一步，所述步骤六的淬火采用油冷。
进一步，所述步骤五淬火后的温度为-60～-80℃，保持时间为180-240min。
进一步，所述步骤六的回火温度为180～210℃，保持时间为300min。
进一步，渗碳淬火工艺在可控气氛多用炉内进行反应。
1、工艺选择：考虑金相组织要求：渗层组织的合格标准按内氧化IGO和非马氏体组织的层深均不大于0.017mm；齿根部不允许有全或半脱碳层。渗层内允许碳化物类型应符合不得有块状、连续和不连续网状碳化物。表面为细针状回火马氏体；残余奥氏体量不超过20％。轮齿心部组织应为低碳马氏体和少量铁素体，在距表面1mm范围内，不得有块状铁素体和珠光体；选择渗碳直接淬火工艺，如果用两次淬火，一是工件变形大，二是深度难控制，还有芯部组织有块状铁素体。
2、装炉方法：热处理特别是渗碳淬火工艺，装炉方式会影响渗碳零件渗碳层深度的均匀，装炉要考虑加热和冷却的均匀性。加热温度和冷却均匀，零件有效淬硬层深度和硬度保证一致。
3、碳势控制：确保每批零件渗碳层深度控制在0.2mm范围内，碳势控制是关键。通常渗碳工艺是在渗碳温度进行强渗和扩散，而工艺采用在渗碳温度910-920℃进行强渗，将降温过程作为扩散阶段，炉内保持扩散时的碳势。
4、温度控制：由于待生产零件模数小，渗碳层浅，渗碳温度采取较低温度渗碳(一般渗碳温度为900-950℃)，本方法中使用温度为900-910℃，在较低的温度下渗碳，渗碳速度较慢，即使炉内碳势有点偏差，在同样的时间内渗碳层深度不会偏离太大。均温在渗碳温度前870-880℃进行，确保在渗碳温度零件齿面和齿根温度达到一致，同时进行渗碳，而非采用常规渗碳温度下进行均温。
实施例1
所示生产节圆处深度范围在0.20mm以内的产品。
如图1所示一种精确控制渗碳层深度的热处理工艺，包括如下步骤：
步骤一：进炉；
步骤二：均温加热；
步骤三：在低温下强渗；
步骤四：在降温过程中进行扩散；
步骤五：淬火；
步骤六：回火。
进一步，所述步骤二中均温的温度为880℃，保持时间为60min。
进一步，所述步骤三中强渗的温度为910℃，保持时间为120min，碳势为1.25％cp。
进一步，所述步骤四中扩散的温度为820℃，保持时间为110min，碳势为0.90％cp。
进一步，所述步骤五淬火的温度为840℃，保持时间为30min。
进一步，所述步骤六的淬火采用油冷。
进一步，所述步骤五淬火后的温度为-80℃，保持时间为240min。
进一步，所述步骤六的回火温度为210℃，保持时间为300min。
进一步，渗碳淬火工艺在可控气氛多用炉内进行反应。
如图2、图4所示，该方法生产的产品的节圆A为0.41-0.61mm，根圆B大于0.254mm，顶圆C小于0.8mm，D处为芯部硬度检测处。该产品有效硬化层深度定义为从表面测至硬度为HRc50深度处的硬化层垂直距离。磨齿后的有效硬化层深度齿面节圆处为0.41～0.61mm；齿根部不小于0.30mm；齿顶部不大于0.8mm。磨齿前的效硬化层深度齿面节圆处为0.64～0.84mm；齿根部不小于0.45mm；齿顶部不大于1.35mm。该齿轮质量检验报告如表1：
表1理化检验报告
Figure BDA0002562553070000051
综上结合图3所示该齿轮硬度良好。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种精确控制渗碳层深度的热处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：进炉；
步骤二：均温加热；
步骤三：在低温下强渗；
步骤四：在降温过程中进行扩散；
步骤五：淬火；
步骤六：回火。
2.根据权利要求1所述的精确控制渗碳层深度的热处理工艺，其特征在于：所述步骤二中均温的温度为870～880℃，保持时间为60min。
3.根据权利要求1所述的精确控制渗碳层深度的热处理工艺，其特征在于：所述步骤三中强渗的温度为900～910℃，保持时间为100-120min，碳势为1.15～1.25％cp。
4.根据权利要求1所述的精确控制渗碳层深度的热处理工艺，其特征在于：所述步骤四中扩散的温度为910～820℃，保持时间为90-110min，碳势为0.80～0.90％cp。
5.根据权利要求1所述的精确控制渗碳层深度的热处理工艺，其特征在于：所述步骤五淬火的温度为820～840℃，保持时间为30min。
6.根据权利要求5所述的精确控制渗碳层深度的热处理工艺，其特征在于：所述步骤六的淬火采用油冷。
7.根据权利要求6所述的精确控制渗碳层深度的热处理工艺，其特征在于：所述步骤五淬火后的温度为-60～80℃，保持时间为180-240min。
8.根据权利要求1所述的精确控制渗碳层深度的热处理工艺，其特征在于：所述步骤六的回火温度为180～210℃，保持时间为300min。
9.根据权利要求1-8任一所述的精确控制渗碳层深度的热处理工艺，其特征在于：渗碳淬火工艺在可控气氛多用炉内进行反应。
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