CN112725724B - 一种汽车变速箱内齿圈的渗氮方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车变速箱内齿圈的渗氮方法，其首先进行渗氮前处理：对高强度合金钢进行调质预处理，得到基体硬度为28‑32HRC的内齿圈；然后进行渗氮处理：采用二段气体渗氮方法，将内齿圈装入渗氮炉中，第一阶段在520℃下保温进行强渗，第二阶段在500℃下保温进行扩散；最后进行冷却处理：所述渗氮处理结束后，随炉冷却到120℃出炉空冷，本发明采用非常规的二段气体渗氮方法，实现了在微变形条件下获得高硬度、高耐磨性和高抗疲劳性的渗氮层，能满足混合动力汽车变速箱内齿圈的要求。

Description

一种汽车变速箱内齿圈的渗氮方法
技术领域
本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种汽车变速箱内齿圈的渗氮方法。
背景技术
混合动力汽车是一种新能源汽车。它采用内燃机和电动机作为混合动力源，它既具有燃料发动机动力性能好，工作时间长的优点，又具有电动机无污染和低噪声的好处，它的节能、低排放等特点，引起国内外汽车界的关注，并成为国际汽车研究与开发的一个重点。
变速箱是汽车的核心构件，内齿圈又是变速箱传递动力的关键零部件，它和齿轮等其他组件组合成一套行星齿轮机构，承担能量分流和综合的动力分配功能，因而内齿圈的精度、耐磨性和抗疲劳性都需要达到很高的要求。这些高要求的性能又与内齿圈的渗氮处理工艺密切相关。
目前混合动力汽车内齿圈的气体渗氮处理存在三个技术难题亟待解决：一是渗氮变形量要求很严；二是渗氮层表面具有的高耐磨的化合物层(白亮层)要达到一定厚度且无脆性；三是规模化生产要求渗氮生产周期短、节省能源、降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提出一种汽车变速箱内齿圈的渗氮方法，其可以克服背景技术中的不足。
为此，本发明采用以下技术方案，
一种汽车变速箱内齿圈的渗氮方法，其包括以下步骤：
S1、渗氮前处理：对高强度合金钢进行调质预处理，得到基体硬度为28-32HRC的内齿圈；
S2、渗氮处理：采用二段气体渗氮方法，将步骤S1得到的内齿圈装入渗氮炉中，第一阶段在520℃下保温进行强渗，第二阶段在500℃下保温进行扩散；
S3、冷却处理：所述渗氮处理结束后，内齿圈随炉冷却到120±10℃出炉空冷。
进一步地，所述高强度合金钢为42CrMo钢。
进一步地，所述第一阶段的保温时间为4±0.5h，所述第二阶段的保温时间为7±0.5h。
进一步地，步骤S2中，渗氮处理过程中，通入的氨气的流量为800-1000mL/h，气体压力为0.02-0.04MPa。
进一步地，步骤S2中，所述渗氮炉为井式气体渗氮炉或罩式气体渗氮炉。
进一步地，所述汽车为混合动力汽车。
本发明还提供一种由上述的渗氮方法处理得到的汽车变速箱内齿圈。
本技术方案与背景技术相比，至少具有如下优点：
1、本发明采用非常规的二段气体渗氮方法，第一阶段用520℃强渗，第二阶段用500℃进行低温扩散，从而实现了在微变形条件下获得高硬度、高耐磨性和高抗疲劳性的渗氮层；
2、本发明采用了有效控制内齿圈表面化合物层和扩散层的渗氮方法，即在较低温度下调整强渗和扩散的时间分别为4±0.5h和7±0.5h，在内齿圈齿部表面得到一定厚度的化学物层(白亮层)，且无脆性，同时保证渗氮变形量达到最小；
3、采用本发明提供的渗氮方法处理后，得到的内齿圈渗氮层表面硬度为734-750HV0.3，渗氮层深度/厚度为0.26mm，化合物层(白亮层)深度/厚度为10-12μm，变形量为跨棒距缩小1-2丝，齿根圆直径涨3-5丝。渗氮层的脆性级别达到1级。本发明显著提高了内齿圈的耐磨性能和抗疲劳性能，使内齿圈的可靠性和疲劳寿命得到了保证；
4、本发明渗氮总时间为11个小时，相比常规的二阶段渗氮时间大大缩短，耗时短，节省能源，降低了生产成本。本发明能兼顾质量和效率，批量生产表明质量可靠，工艺稳定，能满足混合动力汽车变速箱内齿圈的严苛质量要求。
附图说明
图1为本发明提供的汽车变速箱内齿圈渗氮工艺路线图。
具体实施方式
混合动力汽车内齿圈的气体渗氮处理存在三个技术难题亟待解决：一是渗氮变形量要求很严；二是渗氮层表面具有的高耐磨的化合物层(白亮层)要达到一定厚度且无脆性；三是规模化生产要求渗氮生产周期短、节省能源、降低生产成本。
为此，本发明提供一种新的汽车变速箱内齿圈的渗氮方法，以解决上述技术问题。
为了使本发明的目的、特征和优点更加的清晰，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式做出更为详细的说明，在下面的描述中，阐述了很多具体的细节以便于充分的理解本发明，但是本发明能够以很多不同于描述的其他方式来实施。因此，本发明不受以下公开的具体实施的限制。
实施例
参照图1所示，一种混合汽车变速箱内齿圈的渗氮方法，包括如下：
一种汽车变速箱内齿圈的渗氮方法，其包括以下步骤：
S1、渗氮前处理：对高强度合金钢进行调质预处理，得到基体硬度为28-32HRC的内齿圈；
具体的，该高强度合金钢材质为42CrMo钢，其具有高强度、高韧性以及淬透性好的特点，GB/T 3077-2015《合金结构钢》中规定的42CrMo的化学成分为：w(C)＝0.38％-0.45％；w(Si)＝0.17％-0.37％；w(Mn)＝0.50％-0.80％；w(Cr)＝0.90％-1.20％；w(Mo)＝0.15％-0.25％。本步骤根据内齿圈渗氮的技术要求，采用调质处理，硬度达到28-32HRC，为渗氮提供了较好的基体。
S2、渗氮处理：采用二段气体渗氮方法，将步骤S1得到的内齿圈装入渗氮炉中，第一阶段在520℃下保温进行强渗，第二阶段在500℃下保温进行扩散；
具体的，参照图1所示，本发明采用非常规的二段气体渗氮处理工艺，，首先将经步骤S1后得到的内齿圈装入渗氮炉中，该渗氮炉可以是井式气体渗氮炉或罩式气体渗氮炉，内齿圈随炉升温，在520℃下保温4±0.5h，此为第一阶段(强渗阶段)，再随炉降温至500℃下保温7±0.5h，此为第二阶段(扩散阶段)，渗氮处理过程中，炉内通入的氨气的流量为800-1000mL/h，气体压力为0.02-0.04MPa。
S3、冷却处理：所述渗氮处理结束后，随炉冷却到120±10℃出炉空冷。
根据GB/T11354-2005《钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验》的规定对经上述实施例渗氮处理后的内齿圈进行检测，测得渗氮层表面硬度为734-750HV0.3，渗氮层深度/厚度为0.26mm，化合物层(白亮层)深度/厚度为10-12μm，变形量为跨棒距缩小1-2丝，齿根圆直径涨3-5丝。渗氮层的脆性级别达到1级。本发明显著提高了内齿圈的耐磨性能和抗疲劳性能，使内齿圈的可靠性和疲劳寿命得到了保证。
本发明的特点是在微变形、高精度前提下，通过强渗和扩散，形成化合物层(白亮层)和扩散层，由于采用低温扩散工艺，得到的渗氮层表面硬度高，而且渗氮变形小(跨棒距缩小于1-2丝，齿根圆直径涨小于3-5丝)，渗氮层较薄，并消除了渗氮层脆性，能满足混合动力汽车变速箱内齿圈的严苛质量要求。
本发明渗氮总时间为11个小时，相比常规的二阶段渗氮时间大大缩短，耗时短，节省能源，降低了生产成本。本发明能兼顾质量和效率，批量生产表明质量可靠，工艺稳定，利于推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种汽车变速箱内齿圈的渗氮方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、渗氮前处理：对高强度合金钢进行调质预处理，得到基体硬度为28-32HRC的内齿圈；
S2、渗氮处理：采用二段气体渗氮方法，将步骤S1得到的内齿圈装入渗氮炉中，第一阶段在520℃下保温进行强渗，第二阶段在500℃下保温进行扩散，所述第一阶段的保温时间为4±0.5h，所述第二阶段的保温时间为7±0.5h；
S3、冷却处理：所述渗氮处理结束后，内齿圈随炉冷却到120±10℃出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的汽车变速箱内齿圈的渗氮方法，其特征在于：所述高强度合金钢为42CrMo钢。
3.根据权利要求1所述的汽车变速箱内齿圈的渗氮方法，其特征在于：步骤S2中，渗氮处理过程中，通入的氨气的流量为800-1000mL/h，气体压力为0.02-0.04MPa。
4.根据权利要求1所述的汽车变速箱内齿圈的渗氮方法，其特征在于：步骤S2中，所述渗氮炉为井式气体渗氮炉或罩式气体渗氮炉。
5.根据权利要求1所述的汽车变速箱内齿圈的渗氮方法，其特征在于：所述汽车为混合动力汽车。
6.一种由权利要求1-5中任一项所述的渗氮方法处理得到的汽车变速箱内齿圈。
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