滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱處理方法，特別涉及一種滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法，屬于熱處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著列車的提速對機(jī)車的性能提出了新的挑戰(zhàn)，從而對機(jī)車齒輪性能也提出了更高的要求。要求齒輪應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，以保證在最高速度與載荷下，絕對安全可靠；要求齒輪表面具有優(yōu)良的硬度和耐磨性，從而保證有良好的接觸疲勞性能，提高齒輪壽命，因此，世界各國都十分重視機(jī)車齒輪的材料與工藝研究開發(fā)。
[0003]但是，由于齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中相互嚙合的齒面之間既有滾動又有滑動，同時(shí)齒輪還受脈沖應(yīng)力和交變彎曲應(yīng)力的作用，因此要求齒輪需經(jīng)過熱處理以具有良好的硬度、耐磨性、抗疲勞性能。
[0004]目前，齒輪表面強(qiáng)化最主要的熱處理方法為滲碳淬火和感應(yīng)淬火，而采用滲碳淬火工藝的齒輪在熱處理過程中爐溫因波動偏下差、爐內(nèi)氣氛因波動偏下差、爐子密封性不良等原因，都易產(chǎn)生滲碳層深度不夠的缺陷，需要采取補(bǔ)滲的返修方法。
[0005]現(xiàn)有的補(bǔ)滲返修熱處理方法，如附圖2所示，依次為將工件進(jìn)回火爐高溫回火，進(jìn)滲碳爐補(bǔ)滲，進(jìn)緩冷坑冷卻，進(jìn)回火爐高溫回火，加熱淬火，清洗，再進(jìn)回火爐低溫回火，出爐冷卻。該方法中的補(bǔ)滲步驟通常采用恒溫恒碳勢滲碳，滲碳溫度采用930 ± 5°C，滲碳的碳勢CP采用0.85±0.03C%，該方法能夠修復(fù)滲碳層深度不夠的問題。
[0006]但它存在如下不足:
1，滲碳后獲得的滲碳層的碳濃度梯度不平衡，影響了齒輪最終的硬度、耐磨性和抗疲勞性。
[0007]2，齒輪的高溫加熱、冷卻次數(shù)為四次，再加上疊加了兩次滲碳變形和淬火變形，因而齒輪的變形大。
[0008]3，兩次滲碳后出爐冷卻，易加重表面氧化、脫碳，淬火后表面組織中易存在黑色組織，降低了齒輪的表面硬度，抗疲勞性能，縮短了使用壽命。
[0009]4，熱處理生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，能耗大。
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，有必要新開發(fā)一種滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種過程簡化的、且能夠得到更好綜合力學(xué)性能的滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法。
[0012]本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):
一種滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法，包括如下步驟:
S1，高溫回火步驟:將待處理的齒輪置入回火爐內(nèi)加熱至650±30°C保溫3 - 4小時(shí)，出爐冷卻； S2，補(bǔ)滲步驟:將回火后的齒輪置入滲碳爐內(nèi)，在?\溫度、a碳勢條件下進(jìn)行t i時(shí)間的高溫高碳勢滲碳，接著在T2溫度、b碳勢條件下進(jìn)行12時(shí)間的低溫低碳勢滲碳；
S3，淬火步驟:將經(jīng)過滲碳的齒輪降溫至830±10°C保溫1 - 2小時(shí)，出滲碳爐后置入65-95°C的熱油中進(jìn)行淬火；
S4，低溫回火步驟:將經(jīng)過淬火的齒輪置入回火爐中加熱至160-220°C，并保溫3-4小時(shí)，隨后，出爐空冷。
[0013]優(yōu)選的，所述的滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法，其中:所述?\溫度為900±5°C，所述a碳勢CP為0.95 ±0.03C% ;所述!'2溫度為880±5°(:，所述b碳勢CP為0.75 ±0.03C%。
[0014]優(yōu)選的，所述的滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法，其中:在所述S2，補(bǔ)滲步驟中，通過調(diào)節(jié)滲碳劑流量來控制碳勢從a值調(diào)整為b值。
[0015]優(yōu)選的，所述的滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法，其中: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。
[0016]優(yōu)選的，所述的滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法，其中:所述間、12時(shí)間均滿足如下公式:滲碳時(shí)間tn= ( δ /Κ) 2，式中:η=1或2，δ為補(bǔ)滲深度(mm)，K為滲碳溫度系數(shù)，從上式可以看出，滲碳時(shí)間和要達(dá)到的補(bǔ)滲深度呈正比。
[0017]優(yōu)選的，所述的滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法，其中:所述h時(shí)間為2-3小時(shí)，所述t2時(shí)間為3-4小時(shí)。
[0018]優(yōu)選的，所述的滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法，其中:所述S3，淬火步驟中，控制滲碳爐的碳勢與低溫低碳勢滲碳階段的碳勢相同。
[0019]優(yōu)選的，所述的滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法，其中:在所述S3，淬火步驟和S4，低溫回火步驟之間還包括S5，清洗步驟:將淬火后的齒輪在50-60°C清洗液中進(jìn)行清洗。
[0020]本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在:
1.本方法設(shè)計(jì)合理，步驟相對現(xiàn)有處理工藝大大優(yōu)化，由于省去了兩次空冷和一次高溫回火步驟，因此降低了冷熱變形對齒輪的影響，齒輪的尺寸變形相對于原有技術(shù)減少了1/3，并且優(yōu)化了原有的補(bǔ)滲過程，在保證補(bǔ)滲深度達(dá)到要求的前提下，改善了碳濃度梯度，從而提高了齒輪的質(zhì)量。
[0021]2.同時(shí)省去了這些步驟也一定程度的縮短了整個(gè)過程的用時(shí)，總耗時(shí)節(jié)省約2-4小時(shí)，從而提高了企業(yè)的加工效率；另一方面也降低了能耗，降低了企業(yè)的加工成本，提高了企業(yè)的綜合效益。
[0022]3.熱處理后的齒輪表面硬度達(dá)到58-62HRC，補(bǔ)滲深度為0.2-0.3mm ;齒輪表面脫碳層< 15Mm，非馬氏體組織< 12μπι，從而使整個(gè)齒輪的整體質(zhì)量得到改善，提高了齒輪的表面硬度、耐磨性、抗疲勞性，齒輪的綜合力學(xué)性能更佳。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的過程示意圖；
圖2是【背景技術(shù)】過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)行圖示和解釋。這些實(shí)施例僅是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的典型范例，凡采取等同替換或者等效變換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
[0025]本發(fā)明揭示的一種滲碳齒輪的補(bǔ)滲返修熱處理方法，通過細(xì)化補(bǔ)滲過程，優(yōu)選合適的溫度、碳勢及時(shí)間來使齒輪表面達(dá)到指定深度的滲碳層，并通過合理的設(shè)計(jì)整個(gè)操作流程和參數(shù)的優(yōu)選，在保證滲碳層深度和改善齒輪綜合力學(xué)性能的前提下，減少加熱、冷卻次數(shù)，避免頻繁的加熱、冷卻導(dǎo)致齒輪變形疊加，得到流程簡化的熱處理工藝，適用于低碳鋼材質(zhì)的齒輪，本實(shí)施例中優(yōu)選為20CrNi2Mo，如附圖1所示，其具體工作過程如下:
S1，高溫回火步驟:將待處理齒輪置入回火爐內(nèi)加熱至650°C保溫3-4小時(shí)，優(yōu)選為4小時(shí)，然后出爐空冷至室溫，在此過程中過飽和馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體+細(xì)粒狀滲碳體的混合物，即回火索氏體組織，從而使碳化物呈球狀或顆粒狀分布，以改善表層碳化物形態(tài)，細(xì)化組織晶粒；而顆粒狀或球狀的碳化物對阻止斷裂過程中裂紋的擴(kuò)展比片狀滲碳體更有利，同時(shí)顆粒狀碳化物有利于徹底消除內(nèi)應(yīng)力，提高金屬的強(qiáng)度、塑性和韌性，從而改善待處理齒輪的綜合力學(xué)性能。
[0026]S2，補(bǔ)滲步驟:隨后將經(jīng)過高溫回火的齒輪置入滲碳爐內(nèi)，將滲碳爐溫加熱到900±5°C，優(yōu)選為900°C，向所述滲碳爐內(nèi)通入甲醇、丙烷及氮?dú)庑纬蓾B碳?xì)夥眨?dāng)然滲碳劑也可以是甲醇、乙烷、丙烷、乙醇、丙醇、醋酸乙酯的任意一種或任意多種的組合，其中所述甲醇和氮?dú)馐菨B碳?xì)夥罩械妮d氣，兩者的比例為1.1:1，所述甲醇的加入量為3.8升/小時(shí)，所述丙烷是滲碳?xì)夥罩械母换瘹狻?br>[0027]此時(shí)，滲碳爐內(nèi)的滲碳劑分解產(chǎn)生活性碳原子，使?fàn)t內(nèi)碳勢逐步升高，控制滲碳爐內(nèi)碳勢CP為0.95±0.03C%，優(yōu)選為0.95C%，在此條件下進(jìn)行高溫高碳勢滲碳，此時(shí)活性碳原子被齒輪表面吸收后即溶到表層奧氏體中，從而使表層奧氏體中的含碳量增加，隨著表層奧氏體中含碳量的增加，便與齒輪芯部含碳量出現(xiàn)濃度差，此時(shí)表層奧氏體中的碳原子遂向齒輪芯部擴(kuò)散。
[0028]在經(jīng)過2-3小時(shí)，優(yōu)選為2小時(shí)的高溫高碳勢滲碳