CN115404434A - 一种汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法 - Google Patents

一种汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法，其针对35#钢材料在制备汽车自动变速器行星架渗氮时间长，导致热处理成本高的问题进行改进，本发明通过渗氮前处理、预氧化处理、送入可控气氛渗氮炉570℃渗氮，保温180min对工件依次进行处理，渗氮总时间为4小时；经本发明的渗氮方法处理后得到的汽车自动变速器行星架在压低热处理成本的同时能满足渗氮畸变量小于2μm，渗氮层表面硬度HV0.3≥550，白亮层＞8μm，渗氮层深度＞0.35mm，心部硬度HRC25‑35的技术要求；本发明生产周期短，批量生产成本较传统方法显著降低，渗氮质量稳定可靠，十分利于工业推广。

Description

一种汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法
技术领域
本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法。
背景技术
现代汽车自动变速器主要采用的是行星齿轮机构，行星齿轮机构由太阳轮，行星齿轮、行星架和齿圈组成。行星架是一个结构复杂的关键零件，它承受由齿轮传来的载荷，并把全部功率传到输出轴，因而要求行星架应有足够的强度，刚度和较高的精度，在服役条件下具有高耐磨性和高抗疲劳性。
汽车产业的全球化正在急剧发展中，为了快速应对这种形势需要，从国际竞争观点出发追求低成本十分必要。
35#钢是一种优质碳素结构钢，GB/T 711-2017中规定了其执行标准。该碳钢具有较高的强度和抗变形能力，因而广泛应用于机械制造，其价格相对较为便宜。但是由于35#钢晶格结构原因，在渗氮过程中扩散速度较慢，渗氮处理时要实现较大的渗氮层深度，往往需要较长的渗氮时间，导致生产效率低，热处理成本高。因此如何保证在工业化生产时压低生产成本，同时又能满足行星架的技术要求成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法，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，
一种汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法，其包括以下步骤：
渗氮前处理：对35#钢进行调质处理，获得经调质处理的工件；
预氧化处理；
渗氮处理：将经预氧化处理后的工件转入可控气氛渗氮炉，渗氮温度570℃，保温时间180min；
冷却处理。
进一步地，经调质处理的工件硬度为25-35HRC。
进一步地，预氧化处理中，预氧化温度380℃，预氧化时间60min。
进一步地，所述渗氮处理包括升温阶段和渗氮阶段，升温阶段NH3流量为80L/min，N2流量为60L/min，渗氮阶段NH3流量为170L/min，N2为60L/min，CO2为6L/min，氨分解率为45-48％。
进一步地，所述冷却处理为：渗氮结束后，工件在100℃油温下中速搅拌冷却，沥油出炉。
进一步地，在进行所述预氧化处理之前，还对工件进行清洁处理。
更进一步地，所述清洁处理采用碳氮清洗机对工件进行清洗。
本发明还提供了上述的渗氮方法处理得到的汽车自动变速器行星架。
本技术方案与背景技术相比，至少具有如下优点：
1、本发明针对35#钢材料在制备汽车自动变速器行星架渗氮时间长，导致热处理成本高的问题提供了一种快速渗氮方法，其利用可控气氛渗氮炉570℃渗氮，保温180min，渗氮总时间(渗氮时间与预氧化时间之和)为4小时，与传统渗氮工艺相比，显著缩短了时间；
2、经本发明的渗氮方法处理后得到的汽车自动变速器行星架在压低热处理成本的同时能满足渗氮畸变量小于2μm，渗氮层表面硬度HV0.3≥550，白亮层＞8μm，渗氮层深度＞0.35mm，心部硬度HRC25-35的技术要求；
3、本发明生产周期短，批量生产成本较传统方法显著降低，渗氮质量稳定可靠，十分利于工业推广。
附图说明
图1为本发明提供的汽车自动变速器行星架的快速渗氮工艺路线图。
具体实施方式
本发明提供一种新的汽车自动变速器行星架的渗氮方法，以研究快速渗氮方法为出发点，针对缩短渗氮周期问题，采用一种特定的渗氮工艺，能够实现在工业化生产时压低生产成本，同时保证渗氮畸变量小于2μm，渗氮层表面硬度HV0.3≥550，白亮层＞8μm，渗氮层深度＞0.35mm，心部硬度HRC25-35的技术要求。
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，一种汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法，包括如下步骤：
(1)、渗氮前处理：对35#钢材料制成的汽车变速器行星架试样进行调质处理，获得经调质处理的工件；
具体的，GB/T 711-2017《优质碳素结构钢热轧钢板和钢带》中规定的牌号为35#的钢的化学成分为：w(C)＝0.32％-0.39％；w(Si)＝0.17％-0.37％；w(Mn)＝0.50％-0.80％；w(P)不大于0.035％；w(S)不大于0.030％；w(Cr)不大于0.20％；w(Ni)不大于0.30％；w(Cu)不大于0.25％。本步骤根据混合汽车自动变速器行星架的技术要求，进行调质处理，使调质处理后的工件硬度达到25-35HRC，为后续渗氮提供了较好的基体。
(2)、工件清洁处理：在渗氮前处理后，可对工件进行清洁处理，除去工件表面的油污及残垢等，本实施例采用碳氮清洗机对工件进行清洗，在其他实施例中，也可采用传统的有机溶剂清洗方式；
(3)、预氧化处理：将清洁处理后的工件放入预氧化炉中利用空气进行预氧化，预氧化温度380℃，预氧化时间60min；
(4)、渗氮处理：将经预氧化处理后的工件转入可控气氛渗氮炉中，工件首先在可控气氛渗氮炉的前室停留15min，再进入后室，在后室约27min升温至570℃，再在渗氮温度570℃下，保温180min。本发明渗氮过程包括升温阶段和渗氮阶段，升温阶段(炉温升至570℃)，NH3流量为80L/min，N2流量为60L/min，渗氮阶段(即570℃下保温180min的阶段)，NH3为170L/min，N2为60L/min，CO2为6L/min，氨分解率为45-48％；
(5)、冷却处理：渗氮结束后，将工件在油温100℃下中速搅拌冷却，沥油出炉。
对经上述实施例渗氮处理后的行星架性能指标按照国家标准GBT18177-2008钢件的气体渗氮进行检测，检测结果与技术要求的对比见表1。
表1实施例1行星架性能指标检测结果与技术要求对比情况
指标名称 技术要求 实施例1检测结果
渗氮层表面硬度 HV<sub>0.3</sub>≥550 HV<sub>0.3</sub>＝566
渗氮层深度 ＞0.35mm 0.40mm
白亮层厚度 ＞8μm 9-10μm
心部硬度 25-35HRC 35HRC
表面脆性 控制在1-2级 1-2级
渗氮层变形量 小于2μm 小于2μm
由表1可知，材料为35#钢的汽车自动变速器行星架，采用可控气氛渗氮炉，以本发明提供的方法进行渗氮，可保证其变形量最小的条件下，达到所要求的理想的渗层厚度，白亮层厚度和表面硬度，耐磨性和抗疲劳性优异，渗氮速度大幅提高，生产周期缩短，批量生产成本显著降低，渗氮质量稳定可靠。
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，凡在本发明的技术工艺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 (8)

1.一种汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法，其特征在于，包括以下步骤：
渗氮前处理：对35#钢进行调质处理，获得经调质处理的工件；
预氧化处理；
渗氮处理：将经预氧化处理后的工件转入可控气氛渗氮炉，渗氮温度570℃，保温时间180min；
冷却处理。
2.根据权利要求1所述的汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法，其特征在于：经调质处理的工件硬度为25-35HRC。
3.根据权利要求1所述的汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法，其特征在于：预氧化处理中，预氧化温度380℃，预氧化时间60min。
4.根据权利要求1所述的汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法，其特征在于：所述渗氮处理包括升温阶段和渗氮阶段，升温阶段NH3流量为80L/min，N2流量为60L/min，渗氮阶段NH3为170L/min，N2为60L/min，CO2为6L/min，氨分解率为45-48％。
5.根据权利要求1所述的汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法，其特征在于：所述冷却处理为：渗氮结束后，工件在100℃油温下中速搅拌冷却，沥油出炉。
6.根据权利要求1所述的汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法，其特征在于：在进行所述预氧化处理之前，还对工件进行清洁处理。
7.根据权利要求6所述的汽车自动变速器行星架的快速渗氮方法，其特征在于：所述清洁处理采用碳氮清洗机对工件进行清洗。
8.一种由权利要求1-7中任一项所述的渗氮方法处理得到的汽车自动变速器行星架。
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