CN115805312A - 一种高强度铁基粉末冶金齿轮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度铁基粉末冶金齿轮的制备方法，本发明方法包括：粉末混合、压制成形、脱碳烧结、表面喷丸、高温表面致密化、热处理、后加工。本发明通过脱碳烧结，形成脱碳层，在保留基体碳含量较高的情况下软化齿轮表面，使基体强度提高并利于后续表面致密化工艺。通过表面喷丸，提高齿根处强度，防止齿根处失效。通过高温表面致密化，形成较深的表面致密化层，使齿轮表面处为接近全致密化状态，提高了铁基粉末冶金齿轮的强度，拓宽粉末冶金齿轮的使用范围，易于规模化生产。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种高强度铁基粉末冶金齿轮的制备方法。
背景技术
粉末冶金是一种公认的绿色制造技术。铁基粉末冶金齿轮，因其节能、省材、精度高、适合批量生产等特点，在汽车、摩托车、家用电器等行业应用广泛。现有传统铁基粉末冶金压制和烧结工艺制备的齿轮，密度一般不高于7.2g/cm3，导致粉末冶金齿轮强度不高，仅用于皮带、链条等非高强度传动系统上，限制了其在齿轮箱等齿轮传动机构上的应用。
目前提高铁基粉末冶金齿轮密度主要是通过整体致密化和表面致密化的方法。整体致密化工艺包括粉末锻造、复压复烧、热等静压等，其工艺复杂、成本高、精度差、模具寿命短、不利于产业化；表面致密化工艺包括滚压、挤压、喷丸等，其中，滚压与挤压仅适用于低碳材料或表面强度较低的材料，导致铁基粉末冶金表面致密化齿轮基体强度较低、致密层深度不足，且容易使齿轮齿根部出现裂纹，满足不了汽车、卡车等变速箱、减速箱中高强度齿轮传动的要求。而喷丸会导致齿轮表面尺寸精度变差，满足不了实际工况中齿轮的精度要求。
经查，相关专利技术有：
专利文献公布号为CN102777568A的技术公布了一种高性能粉末冶金凸轮和传动齿轮及其制备方法，通过传统粉末冶金的压制和烧结方法，使齿轮密度达到6.9g/cm3，表面硬度105.5HRB，其工艺简单方便，但齿轮强度不足，不能运用于高强度的传动机构中。
专利文献公布号为CN104368816A的技术公布了一种铁基粉末冶金零件的制造方法，通过对工件进行表面滚压等机械加工方法，在工件表面形成致密层，提高工件强度。但其致密层深度不足，致密化效果较差。
专利文献公布号为CN109695004A的技术公布了一种铁基粉末冶金零件的制造方法，通过对工件加热后进行表面致密化，基本实现表面致密化，提升力学性能。其对碳含量较低的材料致密化效果明显，但随着碳含量的增高，工件强度增加，致密层深度减小，致密化效果降低，而降低碳含量则会导致整体强度不足。
专利文献公布号为CN109128183A的技术公布了一种铁基粉末冶金零件的制造方法，通过对工件进行氧化处理，形成一定厚度的脱碳层，降低表面硬度以便后续加工。但在0.5～100vol％的氧气气氛中进行氧化处理得到的脱碳层深度为1～50μm，深度较浅，不利于后续致密化加工。
因此，有必要研究一种高强度铁基粉末冶金齿轮的制备方法，来克服已有技术的不足，提高齿轮基体强度、增加齿轮致密化层深度、扩大应用范围、降低生产成本。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种铁基高强度粉末冶金齿轮及其制备方法，本发明利用还原性或吸热性气氛进行表面脱碳，形成较深的脱碳层，在保留基体强度较高的情况下软化齿轮表面，提升基体强度并利于后续表面致密化工艺。利用喷丸提高齿根强度，防止后续处理出现裂纹。利用高温挤压或滚压的方法，消除由于喷丸带来的齿轮精度不足，形成较深的表面致密化层，致密化程度高，提高齿轮强度。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
一种铁基高强度粉末冶金齿轮的制备方法，包含以下步骤：
a、原料粉末混合：根据制备的目标铁基粉末冶金齿轮材料成分配比，进行粉末原料混合，得到混合原料粉末；
b、压制成形：将在所述步骤a中制得的混合原料粉末填充入齿轮成形模具中，模压成形，成形方式为温压成形或温模压制成形，得到齿轮生坯；
c、脱碳烧结：将在所述步骤b中制得的齿轮生坯放入烧结炉中，进行脱碳烧结，脱碳烧结方式为一段式脱碳烧结或两段式脱碳烧结，得到烧结坯；
d、表面喷丸：将在所述步骤c中制得的烧结坯进行喷丸处理，提高齿面与齿根处的强度，防止后续处理中开裂；
e、高温表面致密化：将在所述步骤d中制得的经过喷丸处理的齿轮，通过高温挤压致密化方法或高温滚压致密化方法，使齿轮获得最终的尺寸精度，增加齿面致密化层深度，提高齿面处强度；
f、热处理：对在所述步骤e中制得的经过致密化处理的齿轮进行热处理，提高强度，使产品满足使用工况要求；
g、后加工：对在所述步骤f中得到的经过热处理的齿轮进行清洗，浸油，包装，得到高强度铁基粉末冶金齿轮成品。
优选地，在所述步骤a中，采用机械混合方法进行原料混料；按照所制备的目标铁基粉末冶金齿轮材料的元素组分质量百分比计算，混合原料粉末具有以下为成分配比：碳：0.4～1.8％，高温润滑剂：0.3～1.5％，根据需要添加合金元素，铁为余量。
优选地，在所述步骤b中，当采用温模压制成形时，模具加热温度60～150℃，压制压力500～1000MPa；当采用温压成形时，模具和粉末加热温度60～150℃，压制压力400～1000MPa。
优选地，在所述步骤c中，当采用一段式脱碳烧结时，脱碳烧结温度1000～1200℃，烧结时间20～60分钟，脱碳气氛为水分体积百分比含量为0～50％的还原性气氛或含有体积百分比含量为0.1～0.5％CO2的吸热性气氛，当使用吸热性气氛时，通过控制CO2含量调节气氛碳势，使脱碳后齿轮的脱碳层厚度为0.05～0.3mm，脱碳层的碳含量为0～0.5％。
优选地，在所述步骤c中，采用两段式脱碳烧结时，第一段为烧结段，烧结温度1000～1200℃，烧结时间20～60分钟，烧结气氛为真空或还原性性气氛；第二段为脱碳段，脱碳温度700～1000℃，脱碳时间5～20分钟，脱碳气氛为水分体积百分比含量为0～50％的还原性气氛或含有体积百分比含量为0.1～0.5％CO2的吸热性气氛，当使用吸热性气氛时，通过控制CO2含量调节气氛碳势，使脱碳后齿轮的脱碳层厚度为0.05～0.3mm，脱碳层的碳含量为0～0.5％。
优选地，在所述步骤d中，喷丸介质为直径0.2～1.0mm的钢球，喷丸气压为0.2～0.6MPa，喷丸时间为5～60分钟。
优选地，在所述步骤e中，采用高温滚压致密化方法时，控制齿轮温度为100～400℃，压下量为0.3～1.8mm，滚轮自转速度为20～100rpm，使齿轮表面0.5～2.0mm范围内密度接近全致密化状态；当采用高温挤压致密化方法时，控制齿轮温度为200-300℃，压力100～500MPa，使齿面处0.5～2.0mm范围内密度接近全致密化状态。
优选地，在所述步骤f中，根据产品的实际使用要求，对产品进行渗碳热处理、整体热处理或仅对齿面进行热处理。
一种铁基高强度粉末冶金齿轮，采用本发明所述制备方法制备而成，所述铁基高强度粉末冶金齿轮的整体烧结密度不低于7.35g/cm3，齿轮表面致密化层深度不低于0.8mm；在所述步骤f中，采用整体热处理方式，表面硬度不低于710HV。
优选地，采用本发明所述制备方法制备的齿轮还可为链轮。
优选地，本发明所述铁基高强度粉末冶金齿轮，其抗拉强度不低于802MPa，致密化层深度不低于0.86mm，铁基粉末冶金齿轮成品表面硬度不低于717HV。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明使产品齿轮或链轮基体部分保持较高的碳含量，提高齿轮或链轮的整体强度，拓宽适用范围，在一定范围内可取代铸锻件；
2.本发明使齿轮或链轮经过热处理后形成硬化层，提高齿轮或链轮的弯曲疲劳性能和齿面滚动接触性疲劳性能；
3.本发明相对于传统表面致密化方法，高温表面致密化有更好的强化效果，使齿轮或链轮的表面形成深度更深的完全致密化层，其表面密度高于基体密度，提高了齿轮或链轮的表面强度；
4.本发明通过表面喷丸提高齿或链轮根处强度，有效防止齿轮或链轮根部失效；
5.本发明生产成本低、工艺简单、适用于大批量生产、利于产业化。
附图说明
图1为本发明优选实施例的工艺流程图。
图2为本发明实施例一种高温表面致密化后齿面处孔隙率。
具体实施方式
本发明下述实施例进行原料准备时，按照所制备的目标铁基粉末冶金齿轮材料的元素组分质量百分比计算，具有以下为成分配比：碳：0.4-1.8％，镍：0-4.0％，钼：0.5-0.85％，铜：0-1.5％，铬0-1.85％，高温润滑剂：0.6-0.9％，铁为余量。
图1为本发明下述优选实施例的工艺流程图。
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一
在本实施例中，一种高强度铁基粉末冶金齿轮的制备方法，所制备的目标零件为链轮，整体烧结密度大于7.41g/cm3，齿轮表面致密化层深度大于1.1mm，采用整体热处理方式，表面硬度大于730HV，包含以下步骤：
a、原料粉末混合：按照所制备的目标铁基粉末冶金齿轮材料的元素组分质量百分比计算，具有以下为成分配比：碳0.9％，镍4.0％，钼0.5％，铜1.5％，高温润滑剂0.6％，铁为余量；
b、压制成形：采用温模压制成形，将准备好的粉末原材料装入粉末成形机内模压成形，单位成型压力成形力950MPa，温度90℃，得到齿轮生坯，生坯密度7.38g/cm3；
c、脱碳烧结：采用一段式脱碳烧结，将齿轮生坯放入烧结炉中进行烧结，控制温度为1120℃，烧结时间60分钟，脱碳烧结气氛为水蒸气、N2和H2混合气体，其中，水蒸气体积百分比含量为50％，N2和H2的混合体积比为9:1，脱碳层厚度为0.25mm，得到齿轮烧结坯件，整体烧结密度7.41g/cm3，基体抗拉强度912MPa；
d、表面喷丸：对烧结坯进行喷丸处理，喷丸介质为直径0.3mm钢球，喷丸时间为60分钟，气压0.5MPa，提高齿面与齿根处强度；
e、高温表面致密化：采用高温滚压表面致密化方法，控制齿轮温度为300℃，滚轮自转速度为70rpm，压下量0.9mm，致密化层深度1.13mm；
f、热处理：采用了先渗碳，后整体淬火热处理的方法，齿轮表面硬度为734HV；
g、后加工：对在所述步骤f中得到的经过热处理的齿轮进行清洗，浸油，包装，得到高强度铁基粉末冶金齿轮成品。
图2为本实施例高温表面致密化后齿面处孔隙率，齿根和齿面处为接近全致密化状态。
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种高强度铁基粉末冶金齿轮的制备方法，所制备的目标零件为驱动齿轮，整体烧结密度大于7.38g/cm3，齿轮表面致密化层深度大于1.0mm，采用表面高频淬火处理方式，表面硬度大于720HV，包含以下步骤：
a、原料粉末混合：按照所制备的目标铁基粉末冶金齿轮材料的元素组分质量百分比计算，具有以下为成分配比：碳0.8％，钼0.5％，铬1.0％，高温润滑剂0.7％，铁为余量；
b、压制成形：采用温模压制成形，将准备好的粉末原材料装入粉末成形机内模压成形，单位成型压力成形力800MPa，模具温度90℃，得到齿轮生坯，生坯密度7.36g/cm3；
c、脱碳烧结：采用一段式脱碳烧结，将齿轮生坯放入烧结炉中进行烧结，控制脱碳烧结温度为1100℃，时间40分钟，脱碳烧结气氛为水蒸气、N2和H2混合气体，其中，水蒸气体积百分比含量为30％，N2和H2的混合体积比为9:1，脱碳层厚度为0.22mm，得到齿轮烧结坯件，整体烧结密度7.38g/cm3，基体抗拉强度892MPa；
d、表面喷丸：对烧结坯进行喷丸处理，喷丸介质为直径0.5mm钢球，喷丸时间为50分钟，气压0.5MPa，提高齿面与齿根处强度；
e、高温表面致密化：采用高温滚压表面致密化方法，控制齿轮温度为250℃，滚轮自转速度为60rpm，压下量0.8mm，致密化层深度1.02mm；
f、热处理：采用了先渗碳，后表面高频淬火热处理方法，齿轮表面硬度为728HV；
g、后加工：对在所述步骤f中得到的经过热处理的齿轮进行清洗，浸油，包装，得到高强度铁基粉末冶金齿轮成品。
实施例三
本实施例与上述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种高强度铁基粉末冶金齿轮的制备方法，所制备的目标零件为油泵驱动齿轮，整体烧结密度大于7.35g/cm3，齿轮表面致密化层深度大于0.9mm，采用表面高频淬火方法处理方式，表面硬度大于710HV，包含以下步骤：
a、原料粉末混合：按照所制备的目标铁基粉末冶金齿轮材料的元素组分质量百分比计算，具有以下为成分配比：碳0.7％，铬1.85％，高温润滑剂0.8％，铁为余量；
b、压制成形：采用温模压制成形，将准备好的粉末原材料装入粉末成形机内模压成形，单位成型压力成形力800MPa，模具温度70℃，得到齿轮生坯，生坯密度7.33g/cm3；
c、脱碳烧结：将齿轮生坯放入烧结炉中进行烧结，采用两段段式脱碳烧结；
第一段烧结段，控制烧结温度为1100℃，时间60分钟，烧结方式为真空烧结；
第二段脱碳段，控制脱碳温度为800℃，气氛为含有体积百分比为0.3％CO2的吸热性气氛，时间20分钟，脱碳层厚度为0.2mm，得到齿轮烧结坯件，整体烧结密度7.35g/cm3，基体抗拉强度813MPa；
d、表面喷丸：对烧结坯进行喷丸处理，喷丸介质为直径0.8mm钢球，喷丸时间为50分钟，气压0.35MPa，提高齿面与齿根处强度；
e、高温表面致密化：采用高温挤压表面致密化方法，控制齿轮温度为250℃，压力300MPa，致密化层深度0.95mm；
f、热处理：采用了先渗碳，后表面高频淬火热处理方法，齿轮表面硬度为716HV；
g、后加工：对在所述步骤f中得到的经过热处理的齿轮进行清洗，浸油，包装，得到高强度铁基粉末冶金齿轮成品。
实施例四
本实施例与上述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种高强度铁基粉末冶金齿轮的制备方法，所制备的目标零件为油泵驱动齿轮，整体烧结密度大于7.35g/cm3，齿轮表面致密化层深度大于0.8mm，采用整体热处理方式，表面硬度大于710HV，包含以下步骤：
a、原料粉末混合：按照所制备的目标铁基粉末冶金齿轮材料的元素组分质量百分比计算，具有以下为成分配比：碳0.6％，铜0.2％，高温润滑剂0.9％，铁为余量；
b、压制成形：采用温模压制成形，将准备好的粉末原材料装入粉末成形机内模压成形，单位成型压力成形力700MPa，模具温度80℃，得到齿轮生坯，生坯密度7.33g/cm3；
c、脱碳烧结：将齿轮生坯放入烧结炉中进行烧结，采用两段段式脱碳烧结；
第一段烧结段，控制烧结温度为1120℃，时间40分钟，烧结气氛为N2和H2混合气体，N2和H2的体积比为9:1；
第二段脱碳段，控制脱碳温度为700℃，气氛为含有体积百分比为0.2％CO2的吸热性气氛，时间10分钟，脱碳层厚度为0.18mm，得到齿轮烧结坯件，整体烧结密度7.35g/cm3，基体抗拉强度802MPa；
d、表面喷丸：对烧结坯进行喷丸处理，喷丸介质为直径1.0mm钢球，喷丸时间为60分钟，气压0.3MPa，提高齿面与齿根处强度；
e、高温表面致密化：采用高温滚压表面致密化方法，控制齿轮温度为260℃，滚轮自转速度为60rpm，压下量0.6mm，致密化层深度0.86mm；
f、热处理：采用了先渗碳，后整体淬火热处理的方法，齿轮表面硬度为717HV；
g、后加工：对在所述步骤f中得到的经过热处理的齿轮进行清洗，浸油，包装，得到高强度铁基粉末冶金齿轮成品。
对比例一
一种铁基粉末冶金齿轮的制备方法，包括如下步骤：
a、原料粉末混合：按照元素组分质量百分比计算，具有以下为成分配比：碳0.3％，镍4.0％，钼0.5％，铜1.5％，高温润滑剂0.6％，铁为余量；
b、压制成形：采用温模压制成形，将准备好的粉末原材料装入粉末成形机内模压成形，单位成型压力成形力950MPa，温度90℃，得到齿轮生坯；
c、烧结：将齿轮生坯放入烧结炉中进行烧结，控制温度为1120℃，烧结时间60分钟，气氛为N2和H2混合气体，N2和H2的混合体积比为9:1，得到齿轮烧结坯件，基体抗拉强度684MPa；
d、清洗，包装。
实验测试分析：
上述实施例和对比例一制备的齿轮或链轮成品的力学结果如下表1：
表1.本发明优选实施例和对比例一的抗拉强度性能测试结果对比表
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 | 对比例一 | |
| 抗拉强度(MPa) | 912 | 892 | 813 | 802 | 684 |
从表1可知，上述实施例制备的高强度铁基粉末冶金齿轮明显高于对比例一制备的铁基粉末冶金齿轮的抗拉强度，上述实施例制备的高强度铁基粉末冶金齿轮的抗拉强度至少比对比例一制备的铁基粉末冶金齿轮的抗拉强度高20.0％。可知，本发明上述实施例相对于传统齿轮或链轮的制备方法，本发明上述实施例使产品齿轮或链轮基体部分保持较高的碳含量，提高齿轮或链轮的整体强度，拓宽适用范围，在一定范围内可取代铸锻件。
对比例二
一种铁基粉末冶金齿轮的制备方法，包括如下步骤：
a、原料粉末混合：按照元素组分质量百分比计算，具有以下为成分配比：碳0.5％，铜0.2％，润滑剂0.9％，铁为余量；
b、压制成形：将准备好的粉末原材料装入粉末成形机内模压成形，单位成型压力成形力700MPa，得到齿轮生坯；
c、烧结：将齿轮生坯放入烧结炉中进行烧结，控制烧结温度为1120℃，时间60分钟，烧结气氛为N2和H2混合气体，N2和H2的混合体积比为9:1，得到齿轮烧结坯件；
d、表面致密化：采用滚压表面致密化方法，滚轮自转速度为60rpm，压下量0.3mm，致密化层深度0.39mm；
e、热处理：采用了先渗碳，后整体淬火的方法，齿轮表面硬度为623HV；
f、清洗，包装。
实验测试分析：
上述实施例和对比例二制备的齿轮或链轮成品的力学结果如下表2：
表2.本发明优选实施例和对比例二的致密化层深度和硬度性能测试结果对比表
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 | 对比例二 | |
| 致密化层深度(mm) | 1.13 | 1.02 | 0.95 | 0.86 | 0.39 |
| 表面硬度(HV) | 734 | 728 | 716 | 717 | 623 |
从表2可知，上述实施例制备的高强度铁基粉末冶金齿轮明显高于对比例二制备的铁基粉末冶金齿轮的致密化层深度，上述实施例制备的高强度铁基粉末冶金齿轮的致密化层深度至少比对比例二制备的铁基粉末冶金齿轮的致密化层深度高120.5％，甚至实施例一制备的高强度铁基粉末冶金齿轮的致密化层深度比对比例二高189.7％。上述实施例制备的高强度铁基粉末冶金齿轮明显高于对比例二制备的铁基粉末冶金齿轮的表面硬度，上述实施例制备的高强度铁基粉末冶金齿轮的表面硬度至少比对比例二制备的铁基粉末冶金齿轮的表面硬度高14.9％，甚至实施例一制备的高强度铁基粉末冶金齿轮的表面硬度比对比例二高17.8％。可知，本发明上述实施例相对于传统表面致密化方法，高温表面致密化有更好的强化效果，使齿轮或链轮的表面形成深度更深的完全致密化层，其表面密度高于基体密度，提高了齿轮或链轮的表面强度；上述实施例通过表面喷丸提高齿或链轮根处强度，有效防止齿轮或链轮根部失效；上述实施例使齿轮或链轮经过热处理后形成硬化层，提高齿轮或链轮的弯曲疲劳性能和齿面滚动接触性疲劳性能。
综上所述，上述实施例高强度铁基粉末冶金齿轮的制备方法包括：粉末混合、压制成形、脱碳烧结、表面喷丸、高温表面致密化、热处理、后加工。本发明上述实施例通过脱碳烧结，形成脱碳层，在保留基体碳含量较高的情况下软化齿轮表面，使基体强度提高并利于后续表面致密化工艺。通过表面喷丸，提高齿根处强度，防止齿根处失效。通过高温表面致密化，形成较深的表面致密化层，使齿轮表面处为接近全致密化状态，提高了铁基粉末冶金齿轮的强度，拓宽粉末冶金齿轮的使用范围，易于规模化生产。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铁基高强度粉末冶金齿轮的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
a、原料粉末混合：根据制备的目标铁基粉末冶金齿轮材料成分配比，进行粉末原料混合，得到混合原料粉末；
b、压制成形：将在所述步骤a中制得的混合原料粉末填充入齿轮成形模具中，模压成形，成形方式为温压成形或温模压制成形，得到齿轮生坯；
c、脱碳烧结：将在所述步骤b中制得的齿轮生坯放入烧结炉中，进行脱碳烧结，脱碳烧结方式为一段式脱碳烧结或两段式脱碳烧结，得到烧结坯；
d、表面喷丸：将在所述步骤c中制得的烧结坯进行喷丸处理，提高齿面与齿根处的强度，防止后续处理中开裂；
e、高温表面致密化：将在所述步骤d中制得的经过喷丸处理的齿轮，通过高温挤压致密化方法或高温滚压致密化方法，使齿轮获得最终的尺寸精度，增加齿面致密化层深度，提高齿面处强度；
f、热处理：对在所述步骤e中制得的经过致密化处理的齿轮进行热处理，提高强度，使产品满足使用工况要求；
g、后加工：对在所述步骤f中得到的经过热处理的齿轮进行清洗，浸油，包装，得到高强度铁基粉末冶金齿轮成品。
2.根据权利要求1所述铁基高强度粉末冶金齿轮的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，采用机械混合方法进行原料混料；按照所制备的目标铁基粉末冶金齿轮材料的元素组分质量百分比计算，混合原料粉末具有以下为成分配比：碳：0.4～1.8％，高温润滑剂：0.3～1.5％，根据需要添加合金元素，铁为余量。
3.根据权利要求1所述铁基高强度粉末冶金齿轮的制备方法，其特征在于：在所述步骤b中，当采用温模压制成形时，模具加热温度60～150℃，压制压力500～1000MPa；当采用温压成形时，模具和粉末加热温度60～150℃，压制压力400～1000MPa。
4.根据权利要求1所述铁基高强度粉末冶金齿轮的制备方法，其特征在于：在所述步骤c中，当采用一段式脱碳烧结时，脱碳烧结温度1000～1200℃，烧结时间20～60分钟，脱碳气氛为水分体积百分比含量为0～50％的还原性气氛或含有体积百分比含量为0.1～0.5％CO2的吸热性气氛，当使用吸热性气氛时，通过控制CO2含量调节气氛碳势，使脱碳后齿轮的脱碳层厚度为0.05～0.3mm，脱碳层的碳含量为0～0.5％。
5.根据权利要求1所述铁基高强度粉末冶金齿轮的制备方法，其特征在于：在所述步骤c中，采用两段式脱碳烧结时，第一段为烧结段，烧结温度1000～1200℃，烧结时间20～60分钟，烧结气氛为真空或还原性性气氛；第二段为脱碳段，脱碳温度700～1000℃，脱碳时间5～20分钟，脱碳气氛为水分体积百分比含量为0～50％的还原性气氛或含有体积百分比含量为0.1～0.5％CO2的吸热性气氛，当使用吸热性气氛时，通过控制CO2含量调节气氛碳势，使脱碳后齿轮的脱碳层厚度为0.05～0.3mm，脱碳层的碳含量为0～0.5％。
6.根据权利要求1所述铁基高强度粉末冶金齿轮的制备方法，其特征在于：在所述步骤d中，喷丸介质为直径0.2～1.0mm的钢球，喷丸气压为0.2～0.6MPa，喷丸时间为5～60分钟。
7.根据权利要求1所述铁基高强度粉末冶金齿轮的制备方法，其特征在于：在所述步骤e中，采用高温滚压致密化方法时，控制齿轮温度为100～400℃，压下量为0.3～1.8mm，滚轮自转速度为20～100rpm，使齿轮表面0.5～2.0mm范围内密度接近全致密化状态；当采用高温挤压致密化方法时，控制齿轮温度为200-300℃，压力100～500MPa，使齿面处0.5～2.0mm范围内密度接近全致密化状态。
8.根据权利要求1所述铁基高强度粉末冶金齿轮的制备方法，其特征在于：在所述步骤f中，根据产品的实际使用要求，对产品进行渗碳热处理、整体热处理或仅对齿面进行热处理。
9.一种铁基高强度粉末冶金齿轮，其特征在于：采用权利要求1所述制备方法制备而成，所述铁基高强度粉末冶金齿轮的整体烧结密度不低于7.35g/cm3，齿轮表面致密化层深度不低于0.8mm；在所述步骤f中，采用整体热处理方式，表面硬度不低于710HV；
或者，采用权利要求1所述制备方法制备的齿轮还可为链轮。
10.根据权利要求9所述铁基高强度粉末冶金齿轮，其特征在于：其抗拉强度不低于802MPa，致密化层深度不低于0.86mm，铁基粉末冶金齿轮成品表面硬度不低于717HV。
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| CN114472891A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-05-13 | 江苏精研科技股份有限公司 | 一种高精密小模数齿轮高效成形方法 |
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