CN114790536A - 齿轮产品渗碳工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种齿轮产品渗碳工艺方法，涉及热处理工艺技术领域，该方法首先将工件送入渗碳炉，然后向渗碳炉中通入渗碳气体，在渗碳气氛中完成对工件的渗碳处理，再降低渗碳气体的通入流量，并向渗碳炉中通入保护气体，以置换渗碳气体，然后在保护气氛中对工件进行扩散处理。相较于现有技术，本发明在渗碳处理后即降低了渗碳气体的通入流量，以保护气体补充，保证了渗碳炉内的气压和碳势能够保持在合理范围内的同时，大幅减少渗碳气体的使用量，进而在扩散处理以及后续工序中减少了废气的排放，有利于达成碳减排的目标。
Description
技术领域
本发明涉及热处理工艺技术领域，具体而言，涉及一种齿轮产品渗碳工艺方法。
背景技术
齿轮产品广泛应用于汽车行业、机械行业等众多领域，气体渗碳是齿轮产品的常用热处理工艺，工艺过程包括进炉、升温、均热、渗碳、扩散、降温、等温、淬火、出炉，目前常用的气体渗碳工艺过程都是在渗碳气氛中进行。
经发明人调研发现，常规工艺中，在渗碳完成后，渗碳气氛仍然保留在渗碳炉中，即在渗碳完成后仍然要持续通入大量的渗碳气体，以保证炉内气压碳势等参数处在合理水平范围内，而这种方式无疑造成了渗碳气体的浪费，并且造成了大量废气，如二氧化碳的排放，不利于碳减排目标。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种齿轮产品渗碳工艺方法，其能够大幅降低渗碳气体的用量，减少废气的排放，有利于达成碳减排的目标。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种齿轮产品渗碳工艺方法，包括：
将工件送入渗碳炉；
向所述渗碳炉中通入渗碳气体；
在渗碳气氛中对所述工件进行渗碳处理；
降低所述渗碳气体的通入流量，并向所述渗碳炉中通入保护气体，以置换所述渗碳气体；
在保护气氛中对所述工件进行扩散处理。
在可选的实施方式中，向所述渗碳炉中通入渗碳气体的步骤，包括：
以3L/h的流量向所述渗碳炉中通入所述渗碳气体。
在可选的实施方式中，降低所述渗碳气体的通入流量，并向所述渗碳炉中通入保护气体的步骤，包括：
将所述渗碳气体的通入流量降低至1L/h；
以3m3/h的流量向所述渗碳炉中通入所述保护气体。
在可选的实施方式中，所述渗碳气体为甲醇；所述保护气体为氮气。
在可选的实施方式中，在渗碳气氛中对所述工件进行渗碳处理的步骤，包括：
加热所述渗碳炉至渗碳温度；
均温所述渗碳炉，以使所述渗碳炉保持在所述渗碳温度；
在第一预设碳势下完成对所述工件的渗碳处理。
在可选的实施方式中，所述渗碳温度为910℃-930℃；所述第一预设碳势为1.05％-1.15％。
在可选的实施方式中，在保护气氛中对所述工件进行扩散处理的步骤，包括：
将所述渗碳炉的温度调整至扩散温度；
在第二预设碳势下完成对所述工件的扩散处理。
在可选的实施方式中，所述扩散温度为910℃-930℃；所述第二预设碳势为0.7％-0.8％。
在可选的实施方式中，在保护气氛中对所述工件进行扩散处理的步骤之后，所述方法还包括：
在保护气氛中对所述工件进行降温、等温和淬火处理。
在可选的实施方式中，在对所述工件进行降温、等温和淬火处理时所述渗碳炉的温度为830℃-850℃，且降温及等温是所述渗碳炉内的碳势为0.7％-0.8％。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
本发明实施例提供了一种齿轮产品渗碳工艺方法，其用于对齿轮工件进行渗碳处理，首先将工件送入渗碳炉，然后向渗碳炉中通入渗碳气体，在渗碳气氛中完成对工件的渗碳处理，再降低渗碳气体的通入流量，并向渗碳炉中通入保护气体，以置换渗碳气体，然后在保护气氛中对工件进行扩散处理。相较于现有技术，本发明在渗碳处理后即降低了渗碳气体的通入流量，以保护气体补充，保证了渗碳炉内的气压和碳势能够保持在合理范围内的同时，大幅减少渗碳气体的使用量，进而在扩散处理以及后续工序中减少了废气的排放，有利于达成碳减排的目标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为现有技术中渗碳工艺的工艺曲线示意图；
图2为本实施例齿轮产品渗碳工艺方法的工艺曲线示意图；
图3为本发明提供的齿轮产品渗碳工艺方法的步骤框图。
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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
正如背景技术中所公开的，现有技术中，通常需要在渗碳工艺全过程中保持渗碳气体恒定流量的通入，例如，现有齿轮产品常规渗碳工艺，过程包括：(1)在渗碳炉中对齿轮进行常规渗碳气氛下的进炉、升温、均温及渗碳处理；(2)在渗碳炉中对齿轮进行常规渗碳气氛下的扩散处理；(3)在渗碳炉中对齿轮进行常规渗碳气氛下的降温、等温及淬火处理；(4)在渗碳炉中的常规渗碳气氛下，进行下一炉齿轮产品处理。也就是说，现有技术中在整个渗碳工艺过程中，工件均处在了渗碳气氛下，为了保证渗碳气氛，则需要持续大流量地向渗碳炉中通入渗碳气体，无疑推高了渗碳气体的使用量。
而渗碳气体，如甲醇等通常会在渗碳炉中反应生成二氧化碳等废气，废气排出量巨大，导致二氧化碳排放量巨大，与碳减排目标相背驰，不环保，且也造成了渗碳气体的浪费。
特别地，经发明人调研发现，现有技术中常规的渗碳工艺可以归纳为图1，可以看出在同一特定渗碳炉条件(本申请也设定为同一渗碳炉)下，其甲醇用量高达24L，根据《GB/T32151.5-2015温度气体排放核算与报告要求》的核算方法：1L甲醇作为渗碳载气，产生CO2排放＝1.00Kg，也就是说，现有技术中对于二氧化碳的排放量高达24Kg。
为了解决上述问题，本发明提供了一种新型的齿轮产品渗碳工艺方法，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
具体实施例
参见图2和图3，本实施例提供了一种齿轮产品渗碳工艺方法，其用于对齿轮产品进行渗碳，齿轮产品广泛应用于汽车行业、机械行业等众多领域，气体渗碳是齿轮产品的常用热处理工艺，工艺过程包括进炉、升温、均热、渗碳、扩散、降温、等温、淬火、出炉等，本申请提供的齿轮产品渗碳工艺方法，能够大幅降低渗碳气体的用量，减少废气的排放，有利于达成碳减排的目标。
本实施例提供的齿轮产品渗碳工艺方法，包括以下步骤：
S1：将工件送入渗碳炉。
具体地，渗碳炉上设置有渗碳气体通入装置和保护气体通入装置，在将工件送入渗碳炉后，可以利用真空置换法或保护气体置换法，首先将渗碳炉中的空气置换掉。
需要说明的是，此处渗碳炉可以为UBE1000可控气氛多用炉或FBQ1000可控气氛多用炉或BBH1000预抽真空可控气氛多用炉中的一种炉型。
S2：向渗碳炉中通入渗碳气体。
具体地，在工件送入渗碳炉中后，可以通过渗碳气体通入装置3L/h的流量向渗碳炉中通入渗碳气体，此时保护气体通入装置处于关闭状态，保护气体不会进入到渗碳炉中。当然，此处渗碳气体的通入流量是根据渗碳炉的参数确定的，对于不同的渗碳场景，渗碳气体的通入流量可以改变。
S3：在渗碳气氛中对工件进行渗碳处理。
具体地，在通入渗碳气体一定时间后，可以认为渗碳炉中处在了渗碳气氛中，此时首先加热渗碳炉至渗碳温度，然后均温渗碳炉，使得渗碳炉保持在渗碳温度，最后在第一预设碳势下完成对工件的渗碳处理。
优选地，本实施例中在进行渗碳处理时，首先可以将渗碳炉加热至910℃-930℃，如加热至920℃，然后在碳势为1.05％-1.15％，如1.1％的碳势下完成对工件的渗碳处理。
需要说明的是，本实施例中渗碳炉的加热装置与常规的渗碳炉一致，其能够在一定时间内，例如90min内升温至渗碳温度，然后在30min内完成均温，使得渗碳炉内的温度趋于均衡。同时，渗碳时间可以是120min，能够充分保证渗碳效果。
S4：降低渗碳气体的通入流量，并向渗碳炉中通入保护气体。
具体而言，降低渗碳气体的通入流量并通入保护气体，能够置换渗碳气体。此处可以将渗碳气体的通入流量降低至1L/h，然后以3m3/h的流量向渗碳炉中通入保护气体。其中渗碳气体的通入流量可以通过渗碳气体通入装置直接进行控制，保护气体的通入流量则可以通过保护气体通入装置实现控制。
在本实施例中，渗碳气体可以是甲醇，保护气体可以是氮气，当然，此处对于渗碳气体和保护气体的种类仅仅是举例说明，并不起到任何限定作用。
S5：在保护气氛中对工件进行扩散处理。
具体地，在保护气体通入一定时间后，此时渗碳气体占比开始减少，即可以认为渗碳炉内处在了保护气氛当中，在扩散处理阶段，首先将渗碳炉的温度调整至扩散温度，然后在第二预设碳势下完成对工件的扩散处理。
优选地，此处扩散温度为910℃-930℃，例如920℃，即扩散温度与渗碳温度相同，渗碳炉在加热至渗碳温度后，即可以保持该温度直至完成扩散处理过程。同时，此处第二预设碳势可以是0.7％-0.8％，例如0.75％，由于此时渗碳气体的通入比例大幅降低，故可以在较低的碳势下完成对工件的扩散过程。并且，此处还可以通过调整渗碳气体的通入流量与保护气体的通入流量之间的比例来对碳势进行控制、调整，可控性更好。
需要说明的是，扩散过程也可以持续120min，并且在扩散过程中渗碳气体的通入流量和保护气体的通入流量也可以根据实际需要进行调整。
S6：在保护气氛中对工件进行降温、等温和淬火处理。
具体地，在对工件进行降温、等温和淬火处理时渗碳炉的温度为830℃-850℃，且降温及等温是渗碳炉内的碳势为0.7％-0.8％。在实际执行步骤S5时，首先可以将渗碳炉的温度降低至840℃，降温过程可以持续90min，等温过程持续30min，然后再进行淬火处理。在降温、等温以及淬火处理过程中，渗碳气体的通入流量始终保持在1L/h，保护气体的通入流量始终保持在3m3/h。
需要说明的是，在完成淬火处理后即可将工件送出渗碳炉，工件送出后需要停止通入保护气体，并持续大流量通入渗碳气体，将保护气氛变换为渗碳气氛，进行下一炉零件的处理。
本实施例提供的齿轮产品渗碳工艺方法的工艺曲线示意图如图2所示，其中可以知晓，本工艺与现有常规工艺相比，总的处理时间基本相同，均为约8小时，本工艺甲醇用量16L，现有常规工艺甲醇用量24L，本工艺比现有技术减少甲醇用量8L，约33％以上。根据《GB/T32151.5-2015温度气体排放核算与报告要求》的核算方法：1L甲醇作为渗碳载气，产生CO2排放＝1.00Kg，本工艺比现有常规技术减少二氧化碳排放约1Kg/h。
综上所述，本发明实施例提供了一种齿轮产品渗碳工艺方法，其用于对齿轮工件进行渗碳处理，首先将工件送入渗碳炉，然后向渗碳炉中通入渗碳气体，在渗碳气氛中完成对工件的渗碳处理，再降低渗碳气体的通入流量，并向渗碳炉中通入保护气体，以置换渗碳气体，然后在保护气氛中对工件进行扩散处理。相较于现有技术，本发明在渗碳处理后即降低了渗碳气体的通入流量，以保护气体补充，保证了渗碳炉内的气压和碳势能够保持在合理范围内的同时，大幅减少渗碳气体的使用量，进而在扩散处理以及后续工序中减少了废气的排放，有利于达成碳减排的目标。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种齿轮产品渗碳工艺方法，其特征在于，包括：
将工件送入渗碳炉；
向所述渗碳炉中通入渗碳气体；
在渗碳气氛中对所述工件进行渗碳处理；
降低所述渗碳气体的通入流量，并向所述渗碳炉中通入保护气体，以置换所述渗碳气体；
在保护气氛中对所述工件进行扩散处理。
2.根据权利要求1所述的齿轮产品渗碳工艺方法，其特征在于，向所述渗碳炉中通入渗碳气体的步骤，包括：
以3L/h的流量向所述渗碳炉中通入所述渗碳气体。
3.根据权利要求2所述的齿轮产品渗碳工艺方法，其特征在于，降低所述渗碳气体的通入流量，并向所述渗碳炉中通入保护气体的步骤，包括：
将所述渗碳气体的通入流量降低至1L/h；
以3m3/h的流量向所述渗碳炉中通入所述保护气体。
4.根据权利要求3所述的齿轮产品渗碳工艺方法，其特征在于，所述渗碳气体为甲醇；所述保护气体为氮气。
5.根据权利要求1所述的齿轮产品渗碳工艺方法，其特征在于，在渗碳气氛中对所述工件进行渗碳处理的步骤，包括：
加热所述渗碳炉至渗碳温度；
均温所述渗碳炉，以使所述渗碳炉保持在所述渗碳温度；
在第一预设碳势下完成对所述工件的渗碳处理。
6.根据权利要求5所述的齿轮产品渗碳工艺方法，其特征在于，所述渗碳温度为910℃-930℃；所述第一预设碳势为1.05％-1.15％。
7.根据权利要求1所述的齿轮产品渗碳工艺方法，其特征在于，在保护气氛中对所述工件进行扩散处理的步骤，包括：
将所述渗碳炉的温度调整至扩散温度；
在第二预设碳势下完成对所述工件的扩散处理。
8.根据权利要求7所述的齿轮产品渗碳工艺方法，其特征在于，所述扩散温度为910℃-930℃；所述第二预设碳势为0.7％-0.8％。
9.根据权利要求1所述的齿轮产品渗碳工艺方法，其特征在于，在保护气氛中对所述工件进行扩散处理的步骤之后，所述方法还包括：
在保护气氛中对所述工件进行降温、等温和淬火处理。
10.根据权利要求9所述的齿轮产品渗碳工艺方法，其特征在于，在对所述工件进行降温、等温和淬火处理时所述渗碳炉的温度为830℃-850℃，且降温及等温时所述渗碳炉内的碳势为0.7％-0.8％。
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