CN113913685B - 一种连续炉高温渗碳方法及渗碳Cr-Mo钢零部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于高温渗碳的Cr‑Mo钢及其渗碳方法、渗碳零部件，该用于高温渗碳的Cr‑Mo钢按重量百分比计具有如下化学组成：C 0.13～0.25，Si≤0.25，Mn 0.55～0.90，P≤0.035，S 0.020～0.040，Cr 0.85～1.25，Al 0.017～0.037，Ti 0.008～0.015，Nb 0.040～0.060，O≤15ppm，N 120ppm～170ppm，Ni 0.010～0.030，Cu 0.10～0.20，Mo≤0.06，V≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明提供的高温渗碳用Cr‑Mo钢可以满足渗碳温度≥980℃时，零件晶粒度不粗于7级；本发明提供的连续炉高温渗碳方法采用三段预热式和低碳势扩散高温渗碳工艺，实现零件高效率渗碳，在保证零件的渗碳层深度为1.1～1.6mm的前提下，渗碳热处理周期可缩短至13.2h、渗碳时间短至7.2h，相对920℃～930℃渗碳效率提高25％～30％。

Description

一种连续炉高温渗碳方法及渗碳Cr-Mo钢零部件
技术领域
本发明属于汽车零件行业及冶金技术领域。涉及一种用于高温渗碳的Cr-Mo钢及其渗碳方法、渗碳零部件。
背景技术
国内重型变速箱零件用Cr-Mo系列的渗碳钢，国标GB/T5216规定材料合金元素质量百分比(％)：C0.17～0.23，Si0.17～0.37，Mn0.55～0.90，Cr0.85～1.25，Mo0.15～0.25残余元素:P≤0.035，S≤0.035，Cu≤0.25，Ni≤0.30，奥氏体晶粒度不粗于5级。
中国齿轮专业协会制订标准CGMA001～1中Cr-Mo系列渗碳钢规定材料合金元素质量百分比(％)：C0.18～0.23，Si0.17～0.37，Mn0.40～0.70，Cr0.80～1.10，Mo0.15～0.25Al0.02～0.05残余元素:P≤0.030，SS≤0.025，Cu≤0.30，Ni≤0.30，奥氏体晶粒度不粗于5级。
采用该系列钢渗碳热处理温度一般920～940℃，强渗碳势1.1～1.2％。随着节能、环保的要求，高温渗碳的发展成为趋势，现有Cr-Mo系列钢无法满足高温渗碳技术要求。①现有Cr-Mo系列渗碳钢，采用ALN细化晶粒度，900℃开始固溶，无法满足980℃以上的高温渗碳需求。②980～1050℃高温渗碳热处理工艺，强渗碳势≥1.2％，零件表面碳化物级别及残余奥氏体级别超过5级，降低了零件强韧性。齿轮的渗碳厚度为1.1～1.6mm，现有的渗碳工艺耗时长，效率低。
发明内容
为了解决现有Cr-Mo渗碳钢无法满足980℃以上的高温渗碳需求的问题，本发明提供一种用于高温渗碳的Cr-Mo钢及其渗碳方法、渗碳零部件。
第一方面，本发明提供一种用于高温渗碳的Cr-Mo钢，按重量百分比计，具有如下化学组成：C0.13～0.25，Si≤0.25，Mn0.55～0.90，P≤0.035，S0.020～0.040，Cr0.85～1.25，Al0.017～0.037，Ti0.008～0.015，Nb0.040～0.060，O≤15ppm，N120ppm～170ppm，Ni0.010～0.030，Cu0.10～0.20，Mo≤0.06，V≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质。
采用以上技术方案，本发明提供的用于高温渗碳的Cr-Mo钢可以满足渗碳温度≥980℃时，零件晶粒度不粗于7级，渗碳淬火回火后，零件表面残余奥氏体不大于10％，表面碳化物级别不大于2级要求，实现高温渗碳目的。
第二方面，本发明提供一种连续炉高温渗碳方法，包括如下步骤：
S1.升温步骤：先升温至350～450℃预氧化30～90min，然后升温至550～650℃预氧化30～90min，再升温至750～850℃下保温30～90min；所述零件按重量百分比计，具有如下化学组成：C0.13～0.25，Si≤0.25，Mn0.55～0.90，P≤0.035，S0.020～0.040，Cr0.85～1.25，Al0.017～0.037，Ti0.008～0.015，Nb0.040～0.060，O≤15ppm，N120ppm～170ppm，Ni0.010～0.030，Cu0.10～0.20，Mo≤0.06，V≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质；
S2.高温强渗步骤：零件先于连续炉强渗一区980～990℃保温60～180min，碳势1.05％～1.15％；再于连续炉强渗二区990～1050℃保温60～180min，碳势1.10％～1.25％；强渗二区碳势高于强渗一区；
S3.降温扩散步骤：先将温度降至900～920℃高温扩散60～120min，碳势0.65％～0.75％；再于860～880℃低温扩散，碳势0.65％～0.70％，保温60～120min；继续降温至840～860℃；
S4.后处理步骤：将零件油淬至120～140℃，然后于170℃回火1～3小时。
采用以上技术方案，本发明可保证零件的渗碳层深度为1.1～1.6mm，渗碳热处理周期缩短至13.2h、渗碳时间短至7.2h，并达到提升渗碳热处理后零件的强韧性目的。
在以上技术方案的基础上，优选地，强渗二区的温度为1000～1050℃；强渗二区温度比强渗一区高10～20℃。
在以上技术方案的基础上，优选地，强渗一区的温度为980℃、碳势为1.05％；强渗二区的温度为1000℃、碳势为1.15％。
在以上技术方案的基础上，优选地，零件按重量百分比计，具有如下化学组成：C0.15，Si0.13，Mn0.6，P0.016，S0.026，Cr0.90，Al0.020，Ti0.010，Nb0.042，N120ppm，Ni0.020，Cu0.13，O≤15ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。
在以上技术方案的基础上，高温强渗步骤、降温扩散步骤中采用的渗碳剂为甲醇、乙烷、丙烷、乙醇、丙醇、醋酸乙酯的任意一种或多种。
在以上技术方案的基础上，油淬步骤和回火步骤之间还设有清洗步骤，所述清洗步骤采用的清洗液为100±10℃，清洗时间为0.5～1.5小时。
第三方面，本发明提供一种渗碳Cr-Mo钢零部件，包括：
基材，其按重量百分比计，包括如下组分：C0.13～0.25，Si≤0.25，Mn0.55～0.90，P≤0.035，S0.020～0.040，Cr0.85～1.25，Al0.017～0.037，Ti0.008～0.015，Nb0.040～0.060，O≤15ppm，N120ppm～170ppm，Ni0.010～0.030，Cu0.10～0.20，Mo≤0.06，V≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质；
渗碳层，其形成于所述基材表面，深度为1.1～1.6mm；
所述渗碳层表层碳含量为0.70wt％～0.85wt％。
优选地，渗碳层由上述连续炉高温渗碳方法制备得到。
优选地，所述渗碳Cr-Mo钢零部件为重型变速箱齿轮。
本发明的原理如下：
本发明通过微合金元素Nb和Ti复合控制渗碳钢晶粒度，利用1200℃以上TiN已经析出，对晶粒起到钉扎作用，含量Ti0.008～0.015％，炼钢时不会出现大颗粒液析TiN颗粒，规定Nb含量0.04～0.06％，当N含量120～170ppm，1000℃已经有部分析出，可保证该温度下晶粒可以维持在7级。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)本发明提供的高温渗碳用Cr-Mo钢，可以满足渗碳温度≥980℃时，零件晶粒度不粗于7级实现高温渗碳目的。
(2)本发明提供的连续炉高温渗碳方法采用三段预热式和低碳势扩散高温渗碳工艺，实现零件高效率渗碳，在保证零件的渗碳层深度为1.1～1.6mm的前提下，渗碳热处理周期可缩短至13.2h、渗碳时间短至7.2h，相对920℃～930℃渗碳效率提高25％～30％。
(3)本发明提供的渗碳Cr-Mo钢零部件表层碳含量为0.70wt％～0.85wt％，渗碳淬火回火后，零件表面残余奥氏体不大于10％，表面碳化物级别不大于2级。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的对比例的工艺曲线。
图2为本发明提供的实施例1的工艺曲线。
图3为本发明提供的实施例1制备的零件检测结果。
图4为本发明提供的实施例1制备的零件检测结果。
图5为本发明提供的实施例2的工艺曲线。
图6为本发明提供的实施例2制备的零件检测结果。
图7为本发明提供的实施例2制备的零件检测结果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一方面，本发明提供一种用于高温渗碳的Cr-Mo钢，按重量百分比计，具有如下化学组成：C0.13～0.25，Si≤0.25，Mn0.55～0.90，P≤0.035，S0.020～0.040，Cr0.85～1.25，Al0.017～0.037，Ti0.008～0.015，Nb0.040～0.060，O≤15ppm，N120ppm～170ppm，Ni0.010～0.030，Cu0.10～0.20，Mo≤0.06，V≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质。
一般认为，Si、Mn和Cr与氧的亲和力高，容易发生氧化。具体而言，上述化学组成中，与Si、Mn和Cr相比与氧的亲和力弱的元素(例如，Ni、Cu等)不会发生氧化，故不会对氧化覆膜的形成产生影响。另一方面，比起Si、Mn和Cr相比与氧的亲和力高的元素(例如Ti、V等)的含量与Si、Mn和Cr含量相比较是微量的，故实质上不会对氧化覆膜的形成产生影响。因此，上述化学组成的钢零件中，对氧化覆膜的形成产生影响的元素为Si、Mn和Cr，Si、Mn和Cr特定元素均会提高钢的强度和淬透性，且提高抗回火软化。如果这些Si、Mn和Cr的含量过低，则渗碳钢零件的表面疲劳强度降低，因此，Si≤0.25，Cr0.85～1.25，Mn0.55～0.90。
本发明提供一种用于高温渗碳的Cr-Mo钢的化学组成含有如下元素。以下涉及元素的“％”是指质量％。
C：0.13～0.25％
碳(C)是提高钢的强度的。更具体而言，C提高钢零件的芯部的强度。若C含量过低，则无法有效地获得上述效果。C含量还对有效硬化层的深度也产生影响。另一方面，若C含量过高，则钢的韧性降低。因此，C含量为0.13～0.25％。C含量的优选下限为0.15％、进一步优选为0.18％。C含量的优选上限为0.23％、进一步优选为0.20％。
Si：≤0.25％
硅(Si)对钢进行脱氧。Si还提高钢的强度和淬透性，且提高抗回火软化。因此，Si提高钢零件的芯部的强度，且提高表面疲劳强度。Si还通过满足下述制造条件而形成内部氧化物。内部氧化物提高钢的表面疲劳强度。若Si含量过低，则无法有效地获得上述效果。
另一方面，若Si含量过高，则在热锻等热加工时钢容易变得脱碳。因此，Si含量≤0.25％。Si含量的优选上限为0.20％、进一步优选为0.13％。
Mn：0.55～0.90％
锰(Mn)对钢进行脱氧。Mn还提高钢的强度和淬透性，且提高抗回火软化。因此，Mn提高钢零件的芯部的强度，且提高表面疲劳强度。Mn还与钢中的S结合而形成MnS，使S无害化。Mn还通过满足下述制造条件而形成内部氧化物。内部氧化物提高钢的表面疲劳强度。若Mn含量过低，则无法有效地获得上述效果。另一方面，若Mn含量过高，则即使实施零下处理，残留奥氏体也会残留在钢中，从而导致强度降低。因此，Mn含量为0.55～0.90％。Mn含量的优选下限为0.6％、进一步优选为0.7％。Mn含量的优选上限为0.90％、进一步优选为0.8％。
Cr：0.85～1.25％
铬(Cr)提高钢的强度和淬透性，且提高抗回火软化。因此，Cr提高钢零件的芯部的强度，且提高表面疲劳强度。Cr还通过满足下述制造条件而形成内部氧化物。内部氧化物提高钢的表面疲劳强度。若Cr含量过低，则无法有效地获得上述效果。另一方面，若Cr含量过高，则钢的硬度提高，冷加工性降低。因此，Cr含量为0.85～1.25％。Cr含量的优选下限为0.90％、进一步优选为0.95％。Cr含量的优选上限为1.20％、进一步优选为1.15％。
Al：0.017～0.037％
铝(Al)对钢进行脱氧。Al还与氮结合而形成氮化物，使晶粒微小化。若Al含量过低，则无法有效地获得上述效果。另一方面，若Al含量过高，则氮化物粗化而导致钢发生脆化。因此，Al含量为0.017～0.037％。Al含量的优选下限为0.020％、进一步优选为0.022％。Al含量的优选上限为0.35％、进一步优选为0.030％。需要说明的是，上述Al含量是指总Al含量。
S：0.020～0.040％
硫(S)是不可避免含有的。S由于具有提高钢的切削性的效果，故可以积极地含有。
若S含量过高，则钢的锻造性降低。因此，S含量为0.020～0.040％。为了获得提高钢的切削性的效果，S含量的优选下限为0.022％、进一步优选为0.025％。S含量的优选上限为0.35％、进一步优选为0.30％。
N：120ppm～170ppm
氮(N)与Al结合而形成氮化物，使晶粒微小化。若N含量过低，则无法有效地获得该效果。另一方面，若N含量过高，则钢的锻造性降低。因此，N含量为120ppm～170ppm。N含量的优选下限为130ppm、进一步优选为140ppm。N含量的优选上限为160ppm、进一步优选为150ppm。
O：≤15ppm
氧(O)为杂质。氧以氧化铝、二氧化钛等氧化物系夹杂物的形式存在于钢中。若O含量过高，则氧化物系夹杂物粗化。粗大的氧化物系夹杂物成为断裂的起点。因此，在钢零件为动力传递零件时，有时断裂扩展而发生破损。因此，O含量为15ppm以下。优选O含量尽可能地低。O含量优选为12ppm以下，在实现钢零件的高寿命化时，进一步优选为10ppm以下。
P：0.035％以下
磷(P)为杂质。P在晶界偏析而使钢的韧性降低。因此，P含量为0.025％以下。优选P含量尽可能地低。P含量优选为0.030％以下，在实现钢零件的高寿命化时，进一步优选为0.025％以下。
基于本实施方式的钢零件的化学组成的余量由Fe和杂质构成。其中，杂质是在工业上制造钢时，从作为原料的矿石、废料、或制造环境等混入的物质，是指在不会对本实施方式的钢零件产生不良影响的范围内所容许的物质。
基于本实施方式的钢零件的化学组成还可以含有选自由Nb、Ti和V组成的组中的1种或2种以上代替Fe的一部分。
Nb：0.040～0.060％
Ti：0.008～0.015％
V：≤0.04％
铌(Nb)、钛(Ti)和钒(V)均为任意元素，也可以不含有。在含有的情况下，这些元素与C和/或N结合而形成碳化物、氮化物和碳氮化物，使晶粒微小化。然而，若这些元素含量过高，则上述效果饱和。进而，钢的热加工性和切削性降低。因此，Nb含量为0.040～0.060％，Ti含量为0.008～0.015％，V含量为≤0.04％。
为了更有效地获得上述效果，Nb含量的优选下限为0.050％，Ti含量的优选下限为0.040％，V含量的优选下限为0.02％。Nb含量的优选上限为0.58％，Ti含量的优选上限为0.010％，V含量的优选上限为0.03％。
基于本实施方式的钢零件的化学组成也可以进一步含有选自由Ni、Cu、Co、Mo、W和B组成的组中的1种或2种以上代替Fe的一部分。
上述钢零件例如按照如下方法制造。制造具有上述化学组成的钢水。通过连铸法将钢水制成铸坯。也可以通过铸锭法将钢水制成钢锭(钢块)。也可以将铸坯或钢锭热加工，制成钢坯(钢片)、棒钢。
利用加热炉加热铸坯、钢锭、钢坯或棒钢。将加热好的铸坯、钢锭、钢坯或棒钢进行热加工，制造钢零件。热加工例如为热轧或热锻。也可以实施多次热加工来制造钢零件。还可以实施热轧和热锻来制造钢零件。
也可以对于热锻后的中间产物实施以冷锻为代表的冷加工而制造钢零件。还可以对经过热加工和/或冷加工的中间产物实施切削加工而制造钢零件。
钢零件的生产优选按电炉或转炉初炼－LF精炼－RH真空精炼－全保护连铸－轧制成材的生产工艺流程：
初炼：采用电炉或转炉，炉温控制1620～1670℃，出钢前进行预脱氧，1600～1650℃出钢并添加合成渣。
LF精炼：降低钢液中O、S及夹杂物含量，O小于15ppm，S不大于0.04％，控制温度152～1620℃，钢包中N含量不大于60ppm，精炼30～50min出钢前5～10min喂Ti丝，控制Ti含量0.008～0.015％，加入Nb，控制含量0.04～0.06％，出钢。
Rh/vD真空：真空度小于140ppm，钢包中N含量不大于60ppm，控制温度1530℃～1650℃，真空时间15～25min，加入MnN使N含量达到120～170ppm。
连铸：钢包至中间包长水口保护浇注，中间包液面覆盖剂保护，中包钢水过热度控制在15～25℃。中间包至结晶器注流的浸入式水口保护浇注，结晶器液面保护渣，钢坯拉速1.1～1.20m/min，过程采用动态轻压下。
轧制：钢坯或钢锭加热均温1130～1250℃，时间2～4h，开轧温度1100～1200℃，终轧温度不小于860℃。
第二方面，本发明提供一种连续炉高温渗碳方法，包括如下步骤：
S1.升温步骤：先升温至350～450℃预氧化30～90min，然后升温至550～650℃预氧化30～90min，再升温至750～850℃下保温30～90min；所述零件按重量百分比计，具有如下化学组成：C0.13～0.25，Si≤0.25，Mn0.55～0.90，P≤0.035，S0.020～0.040，Cr0.85～1.25，Al0.017～0.037，Ti0.008～0.015，Nb0.040～0.060，O≤15ppm，N120ppm～170ppm，Ni0.010～0.030，Cu0.10～0.20，Mo≤0.06，V≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质；
S2.高温强渗步骤：零件先于连续炉强渗一区980～990℃保温60～180min，碳势1.05％～1.15％；再于连续炉强渗二区990～1050℃保温60～180min，碳势1.10％～1.25％；强渗二区碳势高于强渗一区；
S3.降温扩散步骤：先将温度降至900～920℃高温扩散60～120min，碳势0.65％～0.75％；再于860～880℃低温扩散，碳势0.65％～0.70％，保温60～120min；继续降温至840～860℃；
S4.后处理步骤：将零件油淬至120～140℃，然后于170℃回火1～3小时。
具体地，该零件采用连续炉高温渗碳热处理工艺：将零件放入连续炉内，采用三段式预氧化，升温至350～450℃下进行预氧化处理60min，升温550～650℃下进行预氧化60min，升温至750～850℃下保温60min，强渗一区980～990℃碳势1.05～1.15％，保温120min，强渗二区990～1050℃，碳势1.1～1.25％，保温120min，900～920℃高温扩散，碳势0.65～0.75％，保温90min，860～880℃低温扩散，碳势0.65～0.70％，保温72min，8min将降低温度至840～860℃淬火。零件渗碳层深度1.1～1.6mm，提高渗碳效率25％～30％，借助高温下碳原子扩散，使零件表面C含量处于0.70～0.85％区间，可得到零件的最佳表面性能特性，表面硬度可保证HRC60以上。钢表面C含量接近共析成分0.77％，淬火时表面残余奥氏体含量不高于10％，获得强韧性好的零件特性。采用高温渗碳工艺，保证零件渗碳层深度1.1～1.6mm，渗碳热处理周期可由16.5h缩短到13.2h，效率可提升25％(渗碳时间10h缩短到7.2h)，并达到提升渗碳热处理后零件的强韧性目的。
因此，优选地，强渗二区的温度为1000～1050℃；强渗二区温度比强渗一区高10～20℃；强渗一区的温度为980℃、碳势为1.05％；强渗二区的温度为1000℃、碳势为1.15％。
在以上技术方案的基础上，优选地，零件按重量百分比计，具有如下化学组成：C0.15，Si0.13，Mn0.6，P0.016，S0.026，Cr0.90，Al0.020，Ti0.010，Nb0.042，N120ppm，Ni0.020，Cu0.13，O≤15ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。
在以上技术方案的基础上，高温强渗步骤、降温扩散步骤中采用的渗碳剂为甲醇、乙烷、丙烷、乙醇、丙醇、醋酸乙酯的任意一种或多种。
在以上技术方案的基础上，油淬步骤和回火步骤之间还设有清洗步骤，所述清洗步骤采用的清洗液为100±10℃，清洗时间为0.5～1.5小时。
第三方面，本发明提供一种渗碳Cr-Mo钢零部件，包括：
基材，其按重量百分比计，包括如下组分：C0.13～0.25，Si≤0.25，Mn0.55～0.90，P≤0.035，S0.020～0.040，Cr0.85～1.25，Al0.017～0.037，Ti0.008～0.015，Nb0.040～0.060，O≤15ppm，N120ppm～170ppm，Ni0.010～0.030，Cu0.10～0.20，Mo≤0.06，V≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质；
渗碳层，其形成于所述基材表面，深度为1.1～1.6mm；
所述渗碳层表层碳含量为0.70wt％～0.85wt％。
优选地，渗碳层由上述连续炉高温渗碳方法制备得到。
优选地，所述渗碳Cr-Mo钢零部件为重型变速箱齿轮。
对比例1
某重型变速箱齿轮，渗碳层深要求1.1～1.6mm。
本对比例对按重量百分比计具有如下化学组成的重型变速箱齿轮进行高温渗碳处理：C0.15，Si0.13，Mn0.6，P0.016，S0.026，Cr0.90，Al0.020，Ti0.010，Nb0.042，N120ppm，Ni0.020，Cu0.13，O≤15ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。
本对比例提供一种针对上述重型变速箱齿轮的连续炉高温渗碳方法，步骤具体如下：
S1.升温步骤：将重型变速箱齿轮放入连续炉内，升温至380℃，恒温预氧化处理60min；升温至420℃，恒温预氧化处理45min；升温至830℃，预热保温60min；升温至880℃，预热保温45min。
S2.高温强渗步骤：先于920℃的强渗一区保温210min，碳势控制为1.00％；再在930℃的强渗二区保温210min，碳势控制为1.10％；
S3.降温扩散步骤：高温扩散：降温至890℃后保温90min，碳势控制为0.75％；低温扩散：继续降温至830℃，保温90min，碳势控制为0.65％；
S4.后处理步骤：将零件从830℃淬火到140℃，淬火介质为温度120℃的德润宝MARQUENCH729，放入100℃的清洗液中清洗60min，进入回火炉，回火温度170℃，回火时间120min，取出后冷却至室温。
测得零件渗碳层深度为1.20mm。
实施例1
某重型变速箱齿轮，渗碳层深要求1.1～1.6mm。
本实施例对按重量百分比计具有如下化学组成的重型变速箱齿轮进行高温渗碳处理：C0.15，Si0.13，Mn0.6，P0.016，S0.026，Cr0.90，Al0.020，Ti0.010，Nb0.042，N120ppm，Ni0.020，Cu0.13，O≤15ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供一种针对上述重型变速箱齿轮的连续炉高温渗碳方法，步骤具体如下：
S1.升温步骤：将重型变速箱齿轮放入连续炉内，升温至380℃，恒温预氧化处理60min；升温至580℃，恒温预氧化处理60min；升温至860℃，预热保温60min。
S2.高温强渗步骤：先于980℃的强渗一区保温120min，碳势控制为1.05％；再在1000℃的强渗二区保温120min，碳势控制为1.15％；
S3.降温扩散步骤：高温扩散：降温至910℃后保温90min，碳势控制为0.70％；低温扩散：继续降温至870℃，保温72min，碳势控制为0.63％；然后8min内将温度降至850℃；
S4.后处理步骤：将零件从850℃淬火到140℃，淬火介质为温度120℃的德润宝MARQUENCH729，放入100℃的清洗液中清洗60min，进入回火炉，回火温度170℃，回火时间120min，取出后冷却至室温。
测得零件渗碳层深度为1.22mm，相对对比例渗碳效率提高25％，零件检测结果见图3、图4。
实施例2
某重型变速箱齿轮，渗碳层深要求1.1～1.6mm。
本实施例对按重量百分比计具有如下化学组成的重型变速箱齿轮进行高温渗碳处理：C0.23，Si0.20，Mn0.9，P0.020，S0.04，Cr0.115，Al0.035，Ti0.014，Nb0.058，N165ppm，Ni0.022，Cu0.13，O≤15ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供一种针对上述重型变速箱齿轮的连续炉高温渗碳方法，步骤具体如下：
S1.升温步骤：将重型变速箱齿轮放入连续炉内，升温至430℃，恒温预氧化处理60min；升温至640℃，恒温预氧化处理60min；升温至870℃，预热保温60min。
S2.高温强渗步骤：先于990℃的强渗一区保温120min，碳势控制为1.15％；再在1050℃的强渗二区保温120min，碳势控制为1.25％；
S3.降温扩散步骤：高温扩散：降温至910℃后保温90min，碳势控制为0.75％；低温扩散：继续降温至880℃，保温72min，碳势控制为0.60％；然后8min内将温度降至850℃；
S4.后处理步骤：将零件从850℃淬火到140℃，淬火介质为温度120℃的德润宝MARQUENCH729，放入100℃的清洗液中清洗60min，进入回火炉，回火温度170℃，回火时间120min，取出后冷却至室温。
测得零件渗碳层的深度为1.46mm，相对对比例渗碳效率提高25％，零件检测结果见图6、图7。
基于本实施方式的渗碳钢零件的制造方法可以广泛地适用于渗碳钢零件的制造。特别是，由该制造方法制造出的渗碳钢零件能够使汽车、建筑车辆、产业机械等高输出化，从而提高燃料经济性。因此，该制造方法适用于上述领域中利用的渗碳钢构件的制造。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种连续炉高温渗碳方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.升温步骤：先升温至350～450℃预氧化30~90min，然后升温至550~650℃预氧化30~90min，再升温至750~850℃下保温30~90min；零件按重量百分比计，具有如下化学组成：C0.13～0.25，Si≤0. 25，Mn 0.55～0.90，P≤0.035，S 0.020～0.040，Cr 0.85～1.25，Al0.017～0.037，Ti 0.008~0.015，Nb 0.040~0.060，O≤15ppm，N 120ppm～170ppm，Ni 0.010～0.030，Cu 0.10～0. 20，Mo≤0.06，V≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质；
S2.高温强渗步骤：零件先于连续炉强渗一区980～990℃保温60~180min，碳势1.05％～1.15％；再于连续炉强渗二区990～1050℃保温60~180min，碳势1.10％～1.25％；强渗二区碳势高于强渗一区；
S3.降温扩散步骤：先将温度降至900~920℃高温扩散60~120min，碳势0.65％～0.75％；再于860～880℃低温扩散，碳势0.65％～0.70％，保温60~120min；继续降温至840~860℃；
S4.后处理步骤：将零件油淬至120~140℃，然后于170℃回火1~3小时。
2.根据权利要求1所述的连续炉高温渗碳方法，其特征在于：强渗二区的温度为1000～1050℃；强渗二区温度比强渗一区高10~20℃。
3.根据权利要求2所述的连续炉高温渗碳方法，其特征在于：强渗一区的温度为980℃、碳势为1.05%；强渗二区的温度为1000℃、碳势为1.15%。
4.根据权利要求1所述的连续炉高温渗碳方法，其特征在于：所述零件按重量百分比计，具有如下化学组成：C 0.15，Si0.13，Mn 0.6，P 0.016，S 0.026，Cr 0.90，Al 0.020，Ti0.010，Nb0.042，N 120ppm，Ni 0.020，Cu 0.13，O≤15ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的连续炉高温渗碳方法，其特征在于：所述高温强渗步骤、降温扩散步骤中采用的渗碳剂为甲醇、乙烷、丙烷、乙醇、丙醇、醋酸乙酯中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的连续炉高温渗碳方法，其特征在于：油淬步骤和回火步骤之间还设有清洗步骤，所述清洗步骤采用的清洗液为100±10℃，清洗时间为0.5~1.5小时。
7.一种渗碳Cr-Mo钢零部件，其特征在于，包括：
基材，其按重量百分比计，包括如下组分：C 0.13～0.25，Si≤0. 25，Mn 0.55～0.90，P≤0.035，S 0.020～0.040，Cr 0.85～1.25，Al 0.017～0.037，Ti 0.008~0.015，Nb 0.040~0.060，O≤15ppm，N 120ppm～170ppm，Ni 0.010～0.030，Cu 0.10～0. 20，0＜Mo≤0.06，V≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质；
渗碳层，所述渗碳层由权利要求1~3、5~6任意一项的连续炉高温渗碳方法制备得到，其形成于所述基材表面，深度为1.1~1.6mm；
所述渗碳层表层碳含量为0.70wt%~0.85wt%。
8.根据权利要求7所述的渗碳Cr-Mo钢零部件，其特征在于：所述渗碳Cr-Mo钢零部件为重型变速箱齿轮。
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