专利名称：一种金属工件热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属工件热处理工艺，尤其涉及一种提高工件耐疲劳点蚀磨损的热处理工艺。
背景技术：
125男式跨骑摩托车发动机的一般工作原理是在汽缸内由混合空气和燃料(通常是汽油)的混合气压缩并点燃后形成爆炸，带动曲轴运转提供动力，即热能转化为动能的过程；然后曲轴通过初级齿轮把动力再通过主轴/副轴的不同档位的不同速比，以低转速到高转速将动力传递到副轴上主动输出齿轮，然后再通过链条驱动后轮运转，达到摩托车行走的目的。那么作为主/副轴传动机构主轴上的五档齿轮就是传递高转速动力的重要部件，该齿轮在传递动力及改变速度的运行过程中，一对啮合齿面之间既有滚动，又有滑动， 而且齿根部还将受到脉动或交变弯曲应力的作用，这些应力主要有三种摩擦力、接触应力和弯曲应力。由于常在高转速、高功率载荷、多种应力作用状态下服役，因此齿轮极易产生疲劳点蚀磨损，在该领域，因为该故障的导致的发动机异响的发生率比较高。所以在男式跨骑车摩托车发动机检验中必须经过发动机台架耐久后符合国家标准要求才可以作为合格品上市。尤其某些125男式跨骑车在开发时，由于有比一般125男式跨骑车功率高(8. 5KW)、五档齿轮比一般125男式跨骑车五档齿轮齿的宽度小(小Imm)的特点，这样齿轮上的单位负荷及应力非常大，这就导致齿轮更容易产生耐久点蚀磨损，所以在开发过程中就出现了发动机台架耐久后出现疲劳点蚀磨损的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属工件热处理工艺，通过改善预热、强渗、扩散和淬火工艺，从而改善齿轮点蚀磨损。本发明所要解决的问题是现有技术中齿轮易出现疲劳点蚀磨损的不足。本发明金属工件热处理工艺，步骤包括
步骤1，将待处理工件770士5°C和保护气存在条件下预热；
步骤2，升温至870士5°C进行碳氮共渗，其中，强渗阶段碳势控制为1. 159Tl.25%，扩散阶段碳势控制为1. 059Γ1. 15% ；然后降温至830士5°C进行保温，保温阶段结束碳势控制在 0. 90%" 1. 05% ；
步骤3，120士5°C条件下进行淬火； 步骤4，180士 10°C条件下进行回火，冷却。本发明上述热处理工艺中，各流程所需时间根据不同渗层深度而变化，本发明优选为如下时间
本发明上述热处理工艺，步骤1中，预热时间为25士5分钟。本发明上述热处理工艺，步骤2中，强渗阶段时间为130 士 5分钟；扩散阶段时间为45士5分钟；保温阶段时间为30士5分钟。其中，强渗阶段的前30士5分钟为均温阶段，后95士5分钟为正式强渗阶段。本发明上述热处理工艺，步骤3中，淬火阶段时间为30士5分钟。本发明上述热处理工艺，步骤4中，回火时间为180 士 5分钟。根据本发明所述热处理工艺的一种优选实施方式，步骤2中，氮源由氨气提供，碳源由甲醇和丙烷提供。更为优选地，所述甲醇在预热开始阶段通入，直至保温阶段结束时停止；所述氨气在强渗开始阶段通入，直至降温至保温阶段时停止。本发明上述热处理工艺，其中，甲醇流量为2 3.8L/min ；并通过丙烷调节热处理环境中的碳势。发明人还发现，本发明上述热处理工艺中，氨气流量不同，工件耐久疲劳强度也有所不同，本发明优选地，在强渗阶段，氨气流量为1. 5 3L/min，在扩散阶段和扩散后降温阶段流量为1. 5^2. 5L/min，其余阶段不通氨气。本发明上述热处理工艺，步骤3中，淬火完成后进行浙油，时间为20士5分钟，温度
可以是常温或室温。本发明金属工件热处理工艺，取消了现有热处理工艺技术中的500°C预氧化过程， 并增加了保护气氛下的预热阶段，并通过控制强渗、扩散和保温阶段的碳势，从而使处理后的主轴五档齿轮强度更高，经耐久测试，无点蚀状况出现；说明本发明热处理方法很好的解决了主轴五档齿轮耐久点蚀磨损的问题。同时本发明热处理工艺还可以用于其它金属齿轮等工件的热处理，以提高强度。
图1为本发明热处理工艺曲线图。
具体实施例方式本发明金属工件热处理工艺，步骤包括
步骤1，将待处理工件770士5°C和保护气存在条件下预热；
步骤2，升温至870士5°C进行碳氮共渗，其中，强渗阶段碳势控制为1.20士0. 05%，扩散阶段碳势控制为1. 10士0.05%;然后降温至830士5°C进行保温，保温阶段碳势控制在 0. 90%" 1. 05% ；
步骤3，120士5°C淬火； 步骤4，180士 10°C回火，冷却。本发明金属工件热处理工艺所用设备可采用现有技术已知的设备，可以是已经商业化的井式多用炉、可控气氛密封箱式多用炉等多用炉，如丰东多用炉。下面通过具体实施例对本发明金属工件热处理工艺进行详细的介绍和描述，以使更好的理解本发明，但下述实施例并不限制本发明范围。实施例1
保护气氛下，将齿轮在770士5°C进行预热，预热时间为25士5分钟，预热的同时通入甲醇，甲醇流量为3. 8L/min。
预热后以最快速度将温度升至870士5 °C，在此温度下通入氨气，氨气流量为 2. 5L/min。通入甲烷将碳势调节至1. 23%，进行碳氮共渗的强渗阶段。135分钟后进入扩散阶段，氮气流量调节至1. 5L/min,并将碳势调节至1. 07%。50分钟后，尽快将温度将至830 士 5 °C，并在此温度下保温，同时停止氨气的通入， 碳势调节至0. 95%。保温35分钟，油冷淬火，淬火温度为120士5°C，时间为30分钟。淬火完毕，进行回火工艺，回火温度为180士 10°C，时间为180分钟；冷却后结束所述热处理工艺。实施例2
保护气氛下，将齿轮在770士5°C进行预热，预热时间为25分钟，预热的同时通入甲醇， 甲醇流量为3. 8L/min。预热后以最快速度将温度升至870士5°C，在此温度下通入氨气，氨气流量为 2. 5L/min。通入甲烷将碳势调节至1. 18%，进行碳氮共渗的强渗阶段。125分钟后进入扩散阶段，氮气流量调节至1. 5L/min,并将碳势调节至1. 08%。45分钟后，尽快将温度将至830 士 5 °C，并在此温度下保温，同时停止氨气的通入， 碳势调节至1. 02%。保温45分钟，油冷淬火，淬火温度为120士5°C，时间为30分钟。淬火完毕，进行回火工艺，回火温度为180士 10°C，时间为180分钟；冷却后结束所述热处理工艺。实施例3
保护气氛下，将齿轮在770士5°C进行预热，预热时间为25分钟，预热的同时通入甲醇， 甲醇流量为3. 8L/min。预热后以最快速度将温度升至870士5°C，经过一端时间(如35min)使温度稳定， 在此温度下通入氨气，氨气流量为2. 5L/min。通入甲烷将碳势调节至1. 20%，进行碳氮共渗的强渗阶段。130分钟后进入扩散阶段，氮气流量调节至1. 5L/min,并将碳势调节至1. 10%。45分钟后，尽快将温度将至830 士 5 °C，并在此温度下保温，同时停止氨气的通入， 碳势调节至0. 98%。保温45分钟，油冷淬火，淬火温度为120士5°C，时间为30分钟。淬火完毕，进行回火工艺，回火温度为180士 10°C，时间为180分钟；冷却后结束所述热处理工艺。本发明上述实施例热处理的齿轮，进行耐久性能测试，测试条件为四档140H+三档60H、7500r/min，确认时间2011年03月03日-2011年03月14日。测试结果显示，本发明上述实施例热处理的齿轮，没有出现点蚀状况。理化检测结果显示，本发明上述实施例热处理的齿轮符合工艺要求，具体检测结果见表1。 表1，本发明实施例热处理齿轮金相检验结果
权利要求
1.一种金属工件热处理工艺，其特征在于，步骤包括 步骤1，将待处理工件770士5°C、和保护气存在条件下预热；步骤2，升温至870士5°C进行碳氮共渗，其中，强渗阶段碳势控制为1.20士0. 05%，扩散阶段碳势控制为1. 10士0. 05% ；然后降温至830士5°C进行保温，保温阶段碳势控制在0.90%" 1. 05% ；步骤3，在120士5°C条件下进行淬火； 步骤4，在180士 10°C条件下进行回火，冷却。
2.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于，步骤1中所述预热时间为25士5分钟。
3.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于，步骤2中，所述强渗阶段时间为 130士5分钟；所述扩散阶段时间为45士5分钟；所述保温阶段时间为30士5分钟。
4.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于，所述步骤3中，淬火阶段时间为 30 士 5分钟。
5.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于，所述步骤4中，回火时间为180士 5 分钟。
6.根据权利要求1所述的热处理工艺，其特征在于，步骤2所述碳氮共渗工艺中，氮源为氨气，碳源为甲醇和丙烷。
7.根据权利要求6所述的热处理工艺，其特征在于，所述甲醇在预热开始阶段通入，直至保温阶段结束时停止；所述氨气在碳氮共渗开始时通入，直至降温至保温阶段时停止。
8.根据权利要求6或7所述的热处理工艺，其特征在于，在强渗阶段，氨气流量为1. 5 3L/min，在扩散阶段和扩散后降温阶段流量为1. 5^2. 5L/min，其余阶段不通氨气。
9.根据权利要求6或7所述的热处理工艺，其特征在于，甲醇流量为2 3.8L/min ；并通过丙烷调节热处理环境中的碳势。
全文摘要
本发明提供了一种金属工件热处理工艺，首先将待处理工件在保护气条件下预热，然后升温进行碳氮共渗，最后淬火、回火、冷却。本发明热处理过的工件强度高，耐磨性好，经耐久测试和主要理化性能测试，均符合工艺要求。
文档编号C23C8/80GK102230151SQ20111020343
公开日2011年11月2日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者杨清泉 申请人:新大洲本田摩托有限公司