齿轮二段碳氮共渗工艺

1.一种齿轮二段碳氮共渗工艺，其特征如下：(1)第一段碳氮共渗，温度880℃±10℃，排气阶段通入甲醇280d/min(滴/分)，排气结束后，共渗时用煤油和氨气作渗剂，时间为2.5～3.5小时，压力为30mmHg，煤油为180d/min，氨气为0.1m3/h(立方米/小时)；(2)第二段碳氮共渗，温度840℃±℃，时间为4～4.5小时，煤油为180d/min，和氨气为0.25m3/h，压力为30mmHg；(3)共渗后淬火，并低温回火。
2.由权利要求1所述的齿轮二段碳氮共渗工艺，其特征是共渗后淬火是直接淬火，淬火温度为820℃±10℃。

齿轮二段碳氮共渗工艺\n本发明涉及一种齿轮二段碳氮共渗工艺，用于机车变速箱齿轮表面强化。传统的渗碳工艺见图1，经过“渗碳、正火、高温回火、淬火、低温回火”等一系列过程，现场暴露了许多问题：变形大，机加工困难，合格率低，传动精度差，噪声大；工艺时间长，效率低，能耗大；齿轮服役期内过早疲劳剥落，硬化层性能差。\n本发明的任务是，提出一种齿轮二段碳氮共渗工艺，要求变形小，合格率高，能耗小，周期短，强化效果好。\n本发明的技术方案是一种齿轮二段碳氮共渗工艺：(1)第一段碳氮共渗，温度880℃±10℃，共渗之前排气阶段，通入甲醇，共渗时用煤油和氨气作渗剂，时间为2.5～3.5小时；(2)第二段碳氮共渗，温度840℃±10℃，共渗渗剂煤油和氨气，时间为4～4.5小时；(3)共渗后淬火，并低温回火。\n由于二段碳氮共渗后，硬化层深达1.2mm以上，显微组织、硬度及机械性能满足设计要求，尤其变形小，工艺周期短，能耗小，产品合格率高。\n经研究、反复试验与论证，因而完成了发明任务。\n图1    是传统应用的渗碳工艺。\n图2    是本发明实施工艺的主要技术特征附图。\n图3    是应用本发明工艺表面碳氮浓度分布图。\n以下结合附图及表，详细叙述本发明：传统的齿轮渗碳工艺：渗碳920℃±10℃，时间约8～10小时，渗剂甲醇100～140d/min，煤油100～150d/min，压力30mmHg，870℃空冷；重新加热880℃±10℃保温1.5～2小时，风冷(正火)；高温回火640℃+/-10℃，时间约为3小时，空冷；淬火820℃±10℃，保温时间2小时，油冷，低温回火260℃，时间6小时(详见图1)。\n本发明齿轮二段碳氮共渗工艺：第一段碳氮共渗，温度880℃±10℃，排气时通入甲醇280d/min，共渗时煤油180d/min和氨气0.1m3/h，压力为30mmHg，共渗时间2.5～3.5小时；第二段  碳氮共渗，温度840℃±10℃，渗剂煤油180d/min，和氨气0.25m3/h，压力为30mmHg，共渗时间为4～4.5小时；共渗后于820℃±10℃直接淬火，低温回火，回火温度260℃，时间4小时(详见图2)。\n应用上述工艺，齿轮表面硬化获得良好的效果：(1)变形小，与渗碳相比，公法线长度变化平均值缩小到63.5％，而且维持在胀大范围(+0.074～+0.136mm)。因变形小，机加工余量相应减小，这样更能发挥齿轮热处理表面硬化性能，国内外许多齿轮生产厂，对于控制齿轮热处理变形，采用淬火压床，这无疑成本高，而且还由于淬火压床需要齿轮二次加热，齿轮表面产生氧化脱碳，影响其使用寿命。\n(2)机械性能良好，齿面硬度达HRC58～60，渗层深达1.2mm以上，耐磨性和接触疲劳强度提高了，消除了渗碳齿轮服役期内过早疲劳剥落现象。\n(3)工艺简单，周期比渗碳缩短60.8％，节约了能源。\n(4)机加工性能良好，磨削性能改善了，而传统碳氮共渗存在着难磨削的问题。\n(5)表面碳浓度最高达0.80％，氮浓度最高达0.25％，而且浓度梯度平缓(详见图3)。\n实践证明，齿轮二段碳氮共渗是良好的表面硬化工艺。