CN111719114B - 控制零件孔径收缩量的气体淬火方法 - Google Patents

控制零件孔径收缩量的气体淬火方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111719114B
CN111719114B CN201910216314.8A CN201910216314A CN111719114B CN 111719114 B CN111719114 B CN 111719114B CN 201910216314 A CN201910216314 A CN 201910216314A CN 111719114 B CN111719114 B CN 111719114B
Authority
CN
China
Prior art keywords
quenching
pressure
gas
shrinkage
aperture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910216314.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111719114A (zh
Inventor
朱永新
潘振
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Automobile Gear Works
Original Assignee
Shanghai Automobile Gear Works
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Automobile Gear Works filed Critical Shanghai Automobile Gear Works
Priority to CN201910216314.8A priority Critical patent/CN111719114B/zh
Publication of CN111719114A publication Critical patent/CN111719114A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111719114B publication Critical patent/CN111719114B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/80—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

一种控制零件孔径收缩量的气体淬火方法，通过对零件表面进行渗碳处理后，根据零件的材质和尺寸确定优化淬火工艺参数，找到零件变形的气体临界压力点，采用超气体临界压力点淬火，实现对零件孔径收缩量的优化控制。本发明采用不降低气淬冷却速度的方法，使淬火后热处理金相指标不受影响，马氏体转变能够充分进行，同时还能控制零件内孔收缩量。

Description

控制零件孔径收缩量的气体淬火方法
技术领域
本发明涉及的是一种材料处理领域的技术，具体是一种控制零件孔径收缩量的气体淬火方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，不仅对零部件热处理变形提出了更高的要求，而且为了提高接触疲劳强度，还新增加了渗碳层次表面的金相组织要求。低碳合金钢经过渗碳直接淬火后，往往会形成内孔收缩，造成热处理后机加工余量加大，内花键类的零件甚至无法装配导致直接报废。热处理工艺上一般采用降低淬火冷速的方法，减小内孔的变形。现有技术采用高压气体分级淬火的方法，减小了淬火烈度，但渗碳层易形成贝氏体等非马氏体金相组织。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种控制零件孔径收缩量的气体淬火方法，不仅可以减小零件孔径的收缩，同时不降低淬火马氏体的形成能力，对于防止渗碳层次表面非马氏体组织的形成十分有效。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明通过对零件表面进行渗碳处理后，根据零件的材质和尺寸确定优化淬火工艺参数，找到零件变形的气体临界压力点，采用超气体临界压力点淬火，实现对零件孔径收缩量的优化控制。
所述的渗碳处理，采用低压真空炉渗碳工艺，以氮气作为淬火的冷却介质。
所述的淬火工艺参数包括：淬火温度、气体的搅拌速度和气体的压力。
所述的气体临界压力点，通过以下方式确定：
1)确定淬火温度：根据零件的渗碳层深度，选择930℃以上的高温的渗碳温度，在零件完成扩散后，在该温度下不降温直接淬火。
2)确定气体淬火风扇速度：气淬风扇的功率与零件收缩的量呈线性变动关系，随着风扇转速的加大，变形呈加大趋势。为了保证满炉零件淬火变形量的均匀性，选择接近满负荷功率下的速度淬火(设备满负荷70％以上的功率)。
3)在锁定温度、搅拌速度的前提下，进行压力调整工艺试验，找出影响零件变形趋势的压力临界点。
所述的零件变形的气体临界压力点是指：零件内孔径的收缩量，在达到一定压力值后，压力与变形量呈V字形变化，零件内孔径的收缩量变化最大的点对应的气体压力值即为气体临界压力点。超过该压力临界点后，零件得到更快的速度淬火，渗碳层表面及次表面得到全马氏体的金相组织，防止贝氏体、屈氏体等中间相组织的产生。其具体通过将淬火气体压力值由低至高设定多个试验组，获取在不同气体压力值下的零件内孔的收缩值，再结合热处理金相的指标确定压力临界点的具体数值。
技术效果
与现有技术相比，本发明不需要降低淬火烈度，采用提高气淬压力、完全保证气淬冷却速度的方法，达到减小零件内孔收缩量的目的。零件在淬火过程充分进行，有效防止渗碳层表面及次表面贝氏体、屈氏体等异常组织的产生。
附图说明
图1为实施例的零件孔径收缩量，随气淬压力变化的示意图。
具体实施方式
本实施例采用的零件为变速器齿轮，分为四组且每组10个样件，零件基本尺寸为：外径￠138mm，内孔￠40mm，孔深40mm，其材料为SAE5120H，渗碳层深度要求为550HV1:0.50-0.80mm，渗碳层金相组织为1～4级的碳化物，1～5级的残余奥氏体，齿面渗碳层深度70％以内(相当于表面至0.35mm深度的位置)不允许有非马氏体组织出现。
本实施例具体通过以下步骤来控制零件孔径收缩量：
1)渗碳：采用低压真空渗碳炉，用乙炔作为渗碳介质，氮气作为淬火介质，在930～950℃下渗碳；
2)锁定淬火压力外影响变形的其余工艺参数：渗碳层深度、淬火温度和气淬搅拌速度等是影响变形的次要因素，但也会影响零件最后的测量结果。因此在进行压力调整时，尽量保证其余状态的一致性，保证压力临界点数值的准确性，将气淬风扇工艺参数固定为满功率的70～80％；
3)确定气体压力临界点：在5～20bar范围内，由低到高选择四种压力值P1、P2、P3、P4分分4次进行满炉试验，渗碳工艺、淬火温度、搅拌速度等参数均保持不变；
每组最少取10个样件，均匀摆放在炉膛的各个位置，热处理结束后对四组零件进行孔径尺寸及金相测量，结果如下表：
Figure BDA0002002205970000021
Figure BDA0002002205970000031
如上表所示，第1组：变形最小，金相出少量贝氏体，不适合使用；第2组：变形最大，金相合格，不适合使用；第3组：孔径尺寸反而比第二组少缩了0.07mm以上，变形较小，金相合格；第4组：压力最大，变形与第三组接近，金相合格。根据数据分析，结合氮气压力过高会加大气体使用量的情况，零件选择的合理淬火压力范围为P3～P4之间。
渗碳钢淬火变形主要是受热应力影响，当热应力超过了材料的屈服强度，就形成内孔收缩。气体淬火要得到所需的马氏体转变速度，工艺上一般需要施加很大的压力。经过试验发现，气体淬火初始阶段随着压力增大，随着冷却速度的加快，孔径收缩量也是呈线性加大趋势。但是与常压淬火不同，气体压力对于淬火零件初期的内孔收缩产生了越来越明显的限制作用。当压力逐渐增加到一定的数值后，即气体压力临界点，气体压力对零件变形产生了阻力，收缩量反而由大变小。找到气体淬火压力的临界点，对于控制孔径的收缩量，调整热处理工艺参数控制零件变形量，起到指导性作用。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (1)

1.一种控制变速器齿轮孔径收缩量的优化控制方法，其特征在于，通过对零件表面进行渗碳处理后，根据零件的材质和尺寸确定优化淬火工艺参数，找到零件变形的气体临界压力点，采用超气体临界压力点淬火，实现对零件孔径收缩量的优化控制；
所述方法具体包括：
1)渗碳：采用低压真空渗碳炉，用乙炔作为渗碳介质，氮气作为淬火介质，在930~950℃下渗碳；
2)锁定淬火压力外影响变形的其余工艺参数：渗碳层深度、淬火温度和气淬搅拌速度是影响变形的次要因素，但也会影响零件最后的测量结果，因此在进行压力调整时，尽量保证其余状态的一致性，保证压力临界点数值的准确性，将气淬风扇工艺参数固定为满功率的70~80%；
3)确定气体压力临界点：在5~20bar范围内，由低到高选择四种压力值P1、P2、P3、P4分分4次进行满炉试验，渗碳工艺、淬火温度、搅拌速度参数均保持不变；
4)根据步骤3)检测结果，选择的合理淬火压力范围为P3~P4之间，具体为：气体淬火初始阶段随着压力增大，随着冷却速度的加快，孔径收缩量也是呈线性加大趋势；但是与常压淬火不同，气体压力对于淬火零件初期的内孔收缩产生了越来越明显的限制作用，即当压力逐渐增加到一定的数值后，即气体压力临界点，气体压力对零件变形产生了阻力，收缩量反而由大变小，通过实验得到气体淬火压力的临界点即可实现孔径收缩量的控制，其中淬火压力为P3时孔径收缩量为-0.13mm，渗碳层0.35mm内金相组织中无贝氏体；淬火压力为P4时孔径收缩量为-0.12mm，渗碳层0.35mm内金相组织中无贝氏体。
CN201910216314.8A 2019-03-21 2019-03-21 控制零件孔径收缩量的气体淬火方法 Active CN111719114B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910216314.8A CN111719114B (zh) 2019-03-21 2019-03-21 控制零件孔径收缩量的气体淬火方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910216314.8A CN111719114B (zh) 2019-03-21 2019-03-21 控制零件孔径收缩量的气体淬火方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111719114A CN111719114A (zh) 2020-09-29
CN111719114B true CN111719114B (zh) 2023-04-28

Family

ID=72562613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910216314.8A Active CN111719114B (zh) 2019-03-21 2019-03-21 控制零件孔径收缩量的气体淬火方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111719114B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1624170A (zh) * 2004-12-16 2005-06-08 上海汽车股份有限公司 高压气体分级淬火的方法
CN101233247A (zh) * 2005-09-26 2008-07-30 爱信艾达株式会社 钢部件、及其热处理方法和制造方法
CN101538643A (zh) * 2008-03-20 2009-09-23 上海市机械制造工艺研究所有限公司 H13钢高压气体分级快冷的淬火工艺
CN102808188A (zh) * 2012-09-11 2012-12-05 上海汽车变速器有限公司 用于变速器内齿圈的气体渗碳淬火工艺
CN108285952A (zh) * 2018-01-28 2018-07-17 合肥市瑞宏重型机械有限公司 高压气体分级淬火的方法
CN108350516A (zh) * 2015-11-11 2018-07-31 日产自动车株式会社 气体淬火方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8340368B2 (en) * 2008-06-11 2012-12-25 Hyundai Motor Company Face detection system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1624170A (zh) * 2004-12-16 2005-06-08 上海汽车股份有限公司 高压气体分级淬火的方法
CN101233247A (zh) * 2005-09-26 2008-07-30 爱信艾达株式会社 钢部件、及其热处理方法和制造方法
CN101538643A (zh) * 2008-03-20 2009-09-23 上海市机械制造工艺研究所有限公司 H13钢高压气体分级快冷的淬火工艺
CN102808188A (zh) * 2012-09-11 2012-12-05 上海汽车变速器有限公司 用于变速器内齿圈的气体渗碳淬火工艺
CN108350516A (zh) * 2015-11-11 2018-07-31 日产自动车株式会社 气体淬火方法
CN108285952A (zh) * 2018-01-28 2018-07-17 合肥市瑞宏重型机械有限公司 高压气体分级淬火的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
低压渗碳和高压气淬;Guenter Busch等;《全国热处理学会成立50周年纪念大会暨第九届中国热处理活动周文集》;20130831;第250页、第252-253页 *
变速器零件的高压气淬;聂锋;《热处理》;20151231;第30卷(第4期);全文 *
齿轮低压真空热处理技术;朱永新;《金属加工》;20141231(第11期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111719114A (zh) 2020-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5842895B2 (ja) 浸炭鋼部材の製造方法
CN108277449B (zh) 一种对低碳合金钢工件进行渗碳淬火的热处理方法
US6966954B2 (en) Spall propagation properties of case-hardened M50 and M50NiL bearings
US20100126632A1 (en) Manufacturing method for high-concentration carburized steel
CN109735795A (zh) 一种16Cr3NiWMoVNbE材料低压真空渗碳热处理方法
CN102676780B (zh) 一种合金钢管的调质工艺
CN105714236A (zh) 真空脉冲渗碳马氏体不锈钢的方法
JP6174140B2 (ja) ギヤおよびその製造方法
CN105177274A (zh) 一种激光硬化工艺
JP2005163173A (ja) 歯車部材およびその製造方法
CN102345132A (zh) 渗碳淬火方法
CN105039901A (zh) 一种碳氮共渗轴承零件及制备方法和具有该零件的球轴承
CN114107876B (zh) 一种风电增速箱内齿圈无白层氮化方法
KR101453237B1 (ko) 복합 강 부품 및 그 제조 방법
CN111719114B (zh) 控制零件孔径收缩量的气体淬火方法
Heuer et al. Low distortion heat treatment of transmission components
CN108411245A (zh) 一种G13Cr4Mo4Ni4V轴承套圈用渗碳工艺
CN111500830B (zh) 一种渗碳零件回火热处理方法及渗碳零件
KR101738503B1 (ko) 냉간가공 제품 변형 저감 열처리 방법
CN115233147A (zh) 一种提高Cr-Ni钢表面硬度的热处理工艺
KR100592757B1 (ko) 가스 침탄 방법
Gorockiewicz et al. Steels for vacuum carburizing and structure of the carburizing layer after low pressure carburizing
Nambu et al. Influence of vacuum carburizing treatment on fatigue crack growth characteristic in DSG2
CN111468891B (zh) 一种高精度深孔阀芯的生产工艺
Bugliarello et al. Heat Treat Process for Gears

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant