一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属表面热处理领域，尤其是一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理 工艺。
【背景技术】
[0002] 工业生产中常要求小模数齿轮碳化层为1.5~2.5mm，现有技术在渗碳工序中，温 度达到930-935°C时，第一阶段调整强渗碳势为1.05%~1.08%，保温12h，第二阶段调整扩 散碳势为〇.72%~0.75%，保温8.5h，此工艺渗碳后所得层深的44%处可达到653HV的硬度 值，硬度梯度曲线如图1所示。现有工艺由于渗碳层深较浅，造成渗碳层的硬度梯度较陡，降 低了齿轮表层的抗疲劳强度、耐磨性能等，对齿轮的整体质量及寿命造成了一定影响，一定 程度上对资源造成了浪费。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种浅层深渗碳齿轮 硬度梯度的热处理工艺，有效解决了碳化层硬度梯度较陡的现象，使渗碳层硬度梯度变得 更加平缓，有效提高齿轮碳化层的表面硬度和耐磨性能。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热 处理工艺，包括以下步骤：
[0005] (1)、预处理工序，将齿轮在有机溶剂中清洗，除去齿轮上的油渍及残物，按照防渗 和装架要求，对齿轮进行防渗及装架，然后将其吊入气体渗碳炉内；
[0006] (2)、加热工序，检查炉盖盖好无误后，调整电压和电流对气体渗碳炉进行升温，此 过程中通入氮气流量15~20m3/h，炉压设定为300~400Pa，用来保护工件，防止工件氧化； 待其温度升到600~650°C，保温2~3h，此过程用来保证工件尺寸，防止其产生形位公差；
[0007] (3)、保温工序，继续升温到800~850°C，对其保温2-3h，在此升温过程中，温度处 于760~780°C时，同时打开甲醇阀门，使其甲醇分解，设定碳势为0.4~0.5%，借助其分解 气氛排除炉内空气，防止造成工件氧化；
[0008] (4)、渗碳工序，温度达到930~935°C时，第一阶段调整强渗碳势为1.05~1.08%， 保温14.5h，第二阶段调整扩散碳势为0.72~0.75%，保温8.5h;
[0009] (5)、冷却工序，渗碳结束后，炉内温度降到650~655°C，保温4~5h，使其转变成珠 光体组织更加完全，随后把工件转入缓冷坑，缓冷坑中通入氮气流量为15~20m3/h，待其温 度降到300~305°C时，工件便可出炉，然后空气自然冷却。
[0010] 进一步地，所述步骤(1)中气体渗碳炉为井式气体渗碳炉或罩式气体渗碳炉。
[0011] 本发明的有益效果是:本发明设计合理，包括强渗和扩散两个阶段，通过合理控制 强渗时间和扩散时间，改变渗碳的强扩比值，可以得到浅层深渗碳齿轮趋于平缓的硬度梯 度，渗碳层总层深的57%处可获得653HV以上的硬度值。该工艺解决了浅层深渗碳齿轮硬度 梯度较陡的现象；同时本发明不用附加任何辅助设备，只需改变强渗与扩散时间的比值，操 作简单易行。
【附图说明】
[0012] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0013] 图1是现有工艺渗碳层深的硬度梯度曲线；
[0014]图2是本发明工艺渗碳层深的硬度梯度曲线。
【具体实施方式】
[0015] 现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。
[0016] 实施例
[0017] 一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺，包括以下步骤：
[0018] (1)、预处理工序，将齿轮在有机溶剂中清洗，除去齿轮上的油渍及残物，按照防渗 和装架要求，对齿轮进行防渗及装架，然后将其吊入井式气体渗碳炉内；
[0019] (2)、加热工序，检查炉盖盖好无误后，调整电压和电流对气体渗碳炉进行升温，此 过程中通入氮气流量15m 3/h，炉压设定为300~400Pa，用来保护工件，防止工件氧化;待其 温度升到600°C，保温2h，此过程用来保证工件尺寸，防止其产生形位公差；
[0020] (3)、保温工序，继续升温到800°C，对其保温2h，在此升温过程中，温度处于760~ 780°C时，同时打开甲醇阀门，使其甲醇分解，设定碳势为0.4~0.5%，借助其分解气氛排除 炉内空气，防止造成工件氧化；
[0021] (4)、渗碳工序，温度达到930~935°C时，第一阶段调整强渗碳势为1.05~1.08%， 保温14.5h，第二阶段调整扩散碳势为0.72~0.75%，保温8.5h;
[0022] (5)、冷却工序，渗碳结束后，炉内温度降到650~655°C，保温4~5h，使其转变成珠 光体组织更加完全，随后把工件转入缓冷坑，缓冷坑中通入氮气流量为15~20m 3/h，待其温 度降到300~305°C时，工件便可出炉，然后空气自然冷却。
[0023]渗碳后，所得层深的57%处可达到653HV的硬度值，硬度梯度较为平缓，硬度梯度 如图2所示;所得渗碳层的组织也达到相应的级别要求，此工艺主要的方法是通过增加了过 共析层的深度，而共析层与过渡层的深度基本保持不变，从而使高含碳区深度增加，保证了 距渗碳层表面〇.7_处的含碳量。表1为两不同渗碳工艺不同层深处（占层深百分比）的硬度 值。
[0024]表1硬度梯度值 [0025]
[0026] 因此，本发明是通过增大气体渗碳强渗与扩散的时间比值，强扩比由原先的1.4:1 提高为1.8:1，增加过共析层的深度，而共析层与过渡层的深度基本保持不变，过共析层的 深度的增加变向等同高含碳值区深度增加，保证了距渗碳层表面一定深度处的含碳量值， 从而保证了相应深度处的有效硬度值，因此新工艺所得齿轮渗碳层硬度梯度变得更加平 缓。当原强扩比1.4时，渗碳层深的44%处可达到653HV的硬度值，当新强扩比值为1.8时，渗 碳层总层深的57%处可获得653HV的硬度值，与此同时新工艺所得渗碳层的组织也达到相 应的级别要求，没有导致碳化物级别增大。
[0027] 本发明不用附加任何辅助设备，无需更改原有渗碳工艺的碳势，仅通过改变渗碳 阶段强渗与扩散时间的比值，以得到有效的硬度梯度曲线，此方法操作简单容易。
[0028] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺，其特征在于:包括以下步骤： (1) 、预处理工序，将齿轮在有机溶剂中清洗，除去齿轮上的油渍及残物，对齿轮进行防 渗及装架，然后将其吊入气体渗碳炉内； (2) 、加热工序，检查炉盖盖好无误后，调整电压和电流对气体渗碳炉进行升温，此过程 中气体渗碳炉通入氮气流量为15~20m3/h，炉压设定为300~400Pa，待其温度升到600~ 650°C，保温 2 ~3h; (3) 、保温工序，继续升温到800~850°C，设定碳势为0.4~0.5 %，对其保温2-3h，在此 升温过程中，温度处于760~780°C时，同时打开甲醇阀门； (4) 、渗碳工序，温度达到930°C时，第一阶段调整强渗碳势为1.05~1.08%，保温 14.5h，第二阶段调整扩散碳势为0.72~0.75%，保温8.5h; (5) 、冷却工序，渗碳结束后，炉内温度降到650°C，保温4h，随后把工件转入缓冷坑，缓 冷坑中通入氮气流量为15m3/h，待其温度降到300°C时，工件便可出炉，然后空气自然冷却。2. 根据权利要求1所述的浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺，其特征在于:所述步 骤(1)中气体渗碳炉为井式气体渗碳炉或罩式气体渗碳炉。
【专利摘要】本发明公开了一种浅层深渗碳齿轮硬度梯度的热处理工艺。这种工艺包括预处理、加热、保温、渗碳和冷却工序。本发明设计合理，包括强渗和扩散两个阶段，通过合理控制强渗时间和扩散时间，改变渗碳的强扩比值，可以得到浅层深渗碳齿轮趋于平缓的硬度梯度，渗碳层总层深的57％处可获得653HV以上的硬度值。该工艺解决了浅层深渗碳齿轮硬度梯度较陡的现象；同时本发明不用附加任何辅助设备，只需改变强渗与扩散时间的比值，操作简单易行。
【IPC分类】C21D9/32, C23C8/22
【公开号】CN105483603
【申请号】CN201510916396
【发明人】武计强, 丁盛, 顾晓明, 李康康
【申请人】常州天山重工机械有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月10日