大型重載齒輪滲碳淬火方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱處理方法，特別涉及一種大型重載齒輪的滲碳淬火方法，屬于熱處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]齒輪是減速器及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中常用的傳動(dòng)零件之一，主要用來支承傳動(dòng)零部件以及傳遞扭矩和承受載荷。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，齒輪相互嚙合的齒面之間既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)，既受脈沖應(yīng)力又受交變彎曲應(yīng)力，因此齒輪需經(jīng)過熱處理以具有良好的硬度、耐磨性、高的彎曲疲勞強(qiáng)度和抗沖擊能力。
[0003]大型重載齒輪尺寸大、承載重、受沖擊力強(qiáng)，則其安全性能要求更高，使用時(shí)除了應(yīng)具有良好的表面硬度，優(yōu)良的耐磨性能，還應(yīng)有較高的抗過載能力，高尺寸精度和運(yùn)轉(zhuǎn)中的低噪音性能。
[0004]如圖2所示，現(xiàn)有的大型重載齒輪滲碳淬火方法為:進(jìn)滲碳爐升溫升碳勢(shì)至強(qiáng)滲階段，強(qiáng)滲一段時(shí)間(9-llh)后恒溫降碳勢(shì)至擴(kuò)散階段，又經(jīng)過一段時(shí)間(9-llh)的擴(kuò)散后預(yù)冷至出爐溫度并保溫一段時(shí)間(l-2h)，出爐后進(jìn)緩冷坑冷卻到室溫，再進(jìn)回火爐進(jìn)行高溫回火(650°C )，再出爐進(jìn)風(fēng)冷坑冷卻到室溫，再重新加熱淬火，淬火介質(zhì)為油質(zhì)淬火劑，最后經(jīng)過兩次低溫回火(160-220°C )空冷至室溫。
[0005]該滲碳淬火熱處理方法能有效地細(xì)化晶粒，降低殘余奧氏體含量，提高齒輪表面硬度。但它存在如下不足:
1，高碳勢(shì)的強(qiáng)滲時(shí)間長(zhǎng)，滲碳爐內(nèi)易產(chǎn)生炭黑，齒輪表面組織中易出現(xiàn)網(wǎng)狀或大塊狀碳化物，易引起齒輪表面早期開裂；
2，大型齒輪在加熱和降溫過程中內(nèi)外產(chǎn)生的熱應(yīng)力大，淬火在60°C的油劑中進(jìn)行，內(nèi)外產(chǎn)生的組織應(yīng)力大，因而導(dǎo)致齒輪的變形大；
3，滲碳后出爐進(jìn)緩冷坑冷卻，極易引起表面氧化、脫碳，淬火后表面組織中存在黑色組織，降低了齒輪的抗疲勞性能，縮短了使用壽命；
4，滲碳后冷卻到室溫再高溫回火，再冷卻到室溫再加熱淬火，熱處理生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，能耗大。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，有必要新開發(fā)一種新的大型重載齒輪的滲碳淬火熱處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有的大型重載齒輪滲碳淬火熱處理方法周期長(zhǎng)，能耗高，變形大，易產(chǎn)生黑色組織和有害碳化物的缺點(diǎn)，提供一種優(yōu)化的大型重載齒輪滲碳淬火熱處理方法。該新方法既能縮短方法周期，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能耗，又能有效控制齒輪的變形量，優(yōu)化齒輪表面的金相組織。
[0008]本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn): 一種大型重載齒輪滲碳淬火方法，包括如下步驟:
51、分段式升溫均溫步驟，將齒輪置于滲碳爐內(nèi)加熱至650±30°C均溫一段時(shí)間t^s，繼續(xù)升溫至830±30°C均溫一段時(shí)間t均溫，再升溫至930±10°C ；
52、碳勢(shì)逐級(jí)降低滲碳步驟，向滲碳爐內(nèi)通入滲碳劑開始滲碳，首先為高碳勢(shì)強(qiáng)滲階段，控制碳勢(shì)CP為1.25±0.05C% ;再為降低碳勢(shì)強(qiáng)滲階段，控制碳勢(shì)CP為1.15±0.05C%，然后為低碳勢(shì)擴(kuò)散階段，控制碳勢(shì)CP為0.85±0.05C%，再為降低碳勢(shì)擴(kuò)散階段，控制碳勢(shì)CP為0.75±0.05C%，每個(gè)階段均維持一段滲碳時(shí)間&#碳；
53、分段式降溫均溫步驟，將齒輪冷卻至830±30°C均溫一段時(shí)間，繼續(xù)冷卻至650±30°C保溫3 - 4小時(shí)；
54、分級(jí)淬火步驟，將齒輪升溫至830±10°C保溫1- 2小時(shí)，出滲碳爐后進(jìn)入鹽浴爐分級(jí)淬火；
55、低溫回火步驟，將齒輪放在回火爐中加熱至160-220°C，并保溫3-4小時(shí)，然后出爐空冷至室溫。
[0009]優(yōu)選的，所述的分段式升溫均溫步驟、分段式降溫均溫步驟中，均溫時(shí)間
=α XKXD，式中α為加熱系數(shù)(min/mm)，D為工件有效厚度(mm)，K為工件裝爐條件修正系數(shù)。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的分段式升溫均溫步驟、分段式降溫均溫步驟中，均溫時(shí)間t均溫為1-2小時(shí)。
[0011]優(yōu)選的，所述滲碳劑為甲醇、乙烷、丙烷、乙醇、丙醇、醋酸乙酯的任意一種或多種。
[0012]優(yōu)選的，所述的碳勢(shì)逐級(jí)降低滲碳步驟中，所述的滲碳時(shí)間( δ/Κ)2，式中δ為滲層深度(_)，K為滲碳溫度系數(shù)。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的碳勢(shì)逐級(jí)降低滲碳步驟中，高碳勢(shì)強(qiáng)滲階段的滲碳時(shí)間ti#保持5-6小時(shí)；降低碳勢(shì)強(qiáng)滲階段的滲碳時(shí)間保持4-5小時(shí)；低碳勢(shì)擴(kuò)散階段的滲碳時(shí)間保持5-6小時(shí)；降低碳勢(shì)擴(kuò)散階段的滲碳時(shí)間保持4-5小時(shí)。
[0014]優(yōu)選的，所述的碳勢(shì)逐級(jí)降低滲碳步驟中，所述碳勢(shì)通過調(diào)節(jié)滲碳劑流量來控制。
[0015]優(yōu)選的，所述的淬火步驟中，采用的淬火介質(zhì)為熔融硝鹽，硝鹽浴的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:55%KN03+45%NaN03。
[0016]優(yōu)選的，所述的低溫回火步驟中，回火的次數(shù)為兩次。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)效果顯著，具體體現(xiàn)為:
1，齒輪在加熱和降溫過程中采用了分段式均溫，使工件各部分的溫度基本趨于一致，降低了大型齒輪內(nèi)外的熱應(yīng)力。齒輪在淬火時(shí)采用在硝鹽浴中分級(jí)淬火，使表層的馬氏體在隨后的空冷過程中完成轉(zhuǎn)變，降低了淬火烈度，減小了工件的組織應(yīng)力。通過熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的共同降低，大幅降低了齒輪的變形量；
2，滲碳過程中的碳勢(shì)采用逐級(jí)降低法，避免了齒輪在高碳勢(shì)下的長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)滲，有效的減少了滲碳爐內(nèi)炭黑的形成，避免了齒輪表面網(wǎng)狀、大塊狀碳化物的出現(xiàn)；
3，滲碳后齒輪先冷卻至淬火溫度均溫，再繼續(xù)冷卻至高溫回火溫度保溫，再加熱至淬火溫度保溫并出爐淬火，這樣減少了滲碳后的出爐環(huán)節(jié)，避免了齒輪與空氣接觸，從而降低了齒輪表面氧化、脫碳，減少了淬火后表面組織中的黑色組織；同時(shí)，也大幅縮短了熱處理周期，提高了生產(chǎn)效率，降低了能耗。
[0018]以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明對(duì)大型重載齒輪的滲碳淬火方法示意圖；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)對(duì)大型重載齒輪的滲碳淬火方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]本發(fā)明揭示了一種大型重載齒輪滲碳淬火方法，如圖1所示，包括如下步驟:
1)升溫，將齒輪置于滲碳爐內(nèi)加熱至650±30°C均溫1- 2小時(shí)，繼續(xù)升溫至830±30°C均溫1- 2小時(shí)，再升溫至930±10°C ;
2)滲碳，向滲碳爐內(nèi)通入甲醇和丙烷開始滲碳，
首先為高碳勢(shì)強(qiáng)滲階段，控制碳勢(shì)CP為1.25±0.05C%，保持5-6小時(shí)；
再為降低碳勢(shì)強(qiáng)滲階段，控制碳勢(shì)CP為1.15±0.0