本发明涉及热处理领域，具体涉及一种合金渗碳钢齿轮热处理工艺。
背景技术：
齿轮为主/副轴传动机构主轴上传递高转速动力的重要部件，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。齿轮在机车机构中运用极广，因此机车在高速行驶过程中，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齿轮耐久后出现疲劳点蚀磨损的问题，严重影响齿轮的使用寿命及机构装置的安全性，研究发现，这与齿轮的后期热处理有着很大的关联，因此，需要改进。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种合金渗碳钢齿轮热处理工艺，本发明的热处理工艺通过改善齿轮工件的预热、强渗、扩散和淬火工艺，从而改善齿轮点蚀磨损，大大延长齿轮的使用寿命。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种合金渗碳钢齿轮热处理工艺，按照以下步骤进行：
(1)预热：将待处理齿轮工件在温度为680-740℃条件下进行预热40-50min；
(2)碳氮共渗：将齿轮工件升温至860-940℃进行碳氮共渗处理，在强渗阶段碳势控制为1.30-1.50％，在扩散阶段碳势控制为1.50-1.60％；之后降温至760-820℃进行保温，保温阶段碳势控制在1.10-1.20％；
(3)淬火：碳氮共渗结束后将齿轮工件在温度为180-220℃条件下进行淬火；
(4)回火冷却：最后将齿轮工件在温度为240-260℃条件下进行回火，冷却后即可。
进一步地，在步骤(1)中，在所述预热过程中通入氩气或氮气作为保护气体。
进一步地，在步骤(2)中，所述强渗阶段时间为1-2h；所述扩散阶段时间为25-35min；所述保温阶段时间为15-25min。
优选地，在碳氮共渗处理中，氮源为氨气，碳源为甲醇和丙烷。
进一步地，在碳氮共渗处理中，所述甲醇和丙烷在强渗阶段通入，直至保温阶段结束时停止；所述氨气在扩散阶段开始时通入，直至保温阶段结束时停止。
进一步地，在碳氮共渗处理中，甲醇和丙烷的流量为0.8-1.2l/min，氨气的流量为1.0-2.0l/min。
进一步地，在碳氮共渗处理中，所述甲醇和丙烷的体积比为1:(2-4)。
进一步地，在步骤(3)中，所述淬火阶段的保持时间为40-50min。
进一步地，在步骤(4)中，所述回火阶段的保持时间为1-2h。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的热处理工艺操作简单方便，热处理过程中最大限度地降低所需温度下限，在保证工件完成热处理工序的同时，大大降低了能耗，减少了生产成本；
(2)本发明的热处理工艺通过改善齿轮工件的预热、强渗、扩散和淬火冷却等工艺步骤，能有效地改善齿轮点蚀磨损，大大延长齿轮的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种合金渗碳钢齿轮热处理工艺，按照以下步骤进行：
(1)将待处理齿轮工件输送至热处理电炉中；
(2)预热：将待处理齿轮工件在温度为680℃条件下进行预热40min，且在预热过程中通入氩气作为保护气体；
(3)碳氮共渗：将齿轮工件升温至860℃进行碳氮共渗处理，在强渗阶段碳势控制为1.30％，强渗阶段时间为1h，在扩散阶段碳势控制为1.50％，扩散阶段时间为25min；之后降温至760℃进行保温，保温阶段碳势控制在1.10％，保温阶段时间为15min；
其中，在碳氮共渗处理中，氮源采用氨气，碳源采用甲醇和丙烷，且甲醇和丙烷在强渗阶段通入，甲醇和丙烷的流量为0.8l/min，直至保温阶段结束时停止；所述氨气在扩散阶段开始时通入，氨气的流量为1.0l/min，直至保温阶段结束时停止；另外，上述中甲醇和丙烷的体积比为1:2；
(4)淬火：碳氮共渗结束后将齿轮工件在温度为180℃条件下进行淬火处理，淬火阶段的保持时间为40min；
(5)回火冷却：最后将齿轮工件在温度为240℃条件下进行回火处理，回火阶段的保持时间为1h，空冷至室温即完成合金渗碳钢齿轮的热处理。
实施例2
一种合金渗碳钢齿轮热处理工艺，按照以下步骤进行：
(1)将待处理齿轮工件输送至热处理电炉中；
(2)预热：将待处理齿轮工件在温度为690℃条件下进行预热42min，且在预热过程中通入氮气作为保护气体；
(3)碳氮共渗：将齿轮工件升温至880℃进行碳氮共渗处理，在强渗阶段碳势控制为1.35％，强渗阶段时间为1.2h，在扩散阶段碳势控制为1.52％，扩散阶段时间为28min；之后降温至770℃进行保温，保温阶段碳势控制在1.12％，保温阶段时间为18min；
其中，在碳氮共渗处理中，氮源采用氨气，碳源采用甲醇和丙烷，且甲醇和丙烷在强渗阶段通入，甲醇和丙烷的流量为0.9l/min，直至保温阶段结束时停止；所述氨气在扩散阶段开始时通入，氨气的流量为1.2l/min，直至保温阶段结束时停止；另外，上述中甲醇和丙烷的体积比为1:2；
(4)淬火：碳氮共渗结束后将齿轮工件在温度为190℃条件下进行淬火处理，淬火阶段的保持时间为42min；
(5)回火冷却：最后将齿轮工件在温度为245℃条件下进行回火处理，回火阶段的保持时间为1.2h，空冷至室温即完成合金渗碳钢齿轮的热处理。
实施例3
一种合金渗碳钢齿轮热处理工艺，按照以下步骤进行：
(1)将待处理齿轮工件输送至热处理电炉中；
(2)预热：将待处理齿轮工件在温度为710℃条件下进行预热45min，且在预热过程中通入氩气作为保护气体；
(3)碳氮共渗：将齿轮工件升温至900℃进行碳氮共渗处理，在强渗阶段碳势控制为1.40％，强渗阶段时间为1.5h，在扩散阶段碳势控制为1.55％，扩散阶段时间为30min；之后降温至790℃进行保温，保温阶段碳势控制在1.15％，保温阶段时间为20min；
其中，在碳氮共渗处理中，氮源采用氨气，碳源采用甲醇和丙烷，且甲醇和丙烷在强渗阶段通入，甲醇和丙烷的流量为1.0l/min，直至保温阶段结束时停止；所述氨气在扩散阶段开始时通入，氨气的流量为1.5l/min，直至保温阶段结束时停止；另外，上述中甲醇和丙烷的体积比为1:3；
(4)淬火：碳氮共渗结束后将齿轮工件在温度为200℃条件下进行淬火处理，淬火阶段的保持时间为45min；
(5)回火冷却：最后将齿轮工件在温度为250℃条件下进行回火处理，回火阶段的保持时间为1.5h，空冷至室温即完成合金渗碳钢齿轮的热处理。
实施例4
一种合金渗碳钢齿轮热处理工艺，按照以下步骤进行：
(1)将待处理齿轮工件输送至热处理电炉中；
(2)预热：将待处理齿轮工件在温度为720℃条件下进行预热48min，且在预热过程中通入氮气作为保护气体；
(3)碳氮共渗：将齿轮工件升温至920℃进行碳氮共渗处理，在强渗阶段碳势控制为1.45％，强渗阶段时间为1.8h，在扩散阶段碳势控制为1.58％，扩散阶段时间为32min；之后降温至810℃进行保温，保温阶段碳势控制在1.18％，保温阶段时间为22min；
其中，在碳氮共渗处理中，氮源采用氨气，碳源采用甲醇和丙烷，且甲醇和丙烷在强渗阶段通入，甲醇和丙烷的流量为1.1l/min，直至保温阶段结束时停止；所述氨气在扩散阶段开始时通入，氨气的流量为1.8l/min，直至保温阶段结束时停止；另外，上述中甲醇和丙烷的体积比为1:4；
(4)淬火：碳氮共渗结束后将齿轮工件在温度为210℃条件下进行淬火处理，淬火阶段的保持时间为48min；
(5)回火冷却：最后将齿轮工件在温度为255℃条件下进行回火处理，回火阶段的保持时间为1.8h，空冷至室温即完成合金渗碳钢齿轮的热处理。
实施例5
一种合金渗碳钢齿轮热处理工艺，按照以下步骤进行：
(1)将待处理齿轮工件输送至热处理电炉中；
(2)预热：将待处理齿轮工件在温度为740℃条件下进行预热50min，且在预热过程中通入氮气作为保护气体；
(3)碳氮共渗：将齿轮工件升温至940℃进行碳氮共渗处理，在强渗阶段碳势控制为1.50％，强渗阶段时间为2h，在扩散阶段碳势控制为1.60％，扩散阶段时间为35min；之后降温至820℃进行保温，保温阶段碳势控制在1.20％，保温阶段时间为25min；
其中，在碳氮共渗处理中，氮源采用氨气，碳源采用甲醇和丙烷，且甲醇和丙烷在强渗阶段通入，甲醇和丙烷的流量为1.2l/min，直至保温阶段结束时停止；所述氨气在扩散阶段开始时通入，氨气的流量为2.0l/min，直至保温阶段结束时停止；另外，上述中甲醇和丙烷的体积比为1:4；
(4)淬火：碳氮共渗结束后将齿轮工件在温度为220℃条件下进行淬火处理，淬火阶段的保持时间为50min；
(5)回火冷却：最后将齿轮工件在温度为260℃条件下进行回火处理，回火阶段的保持时间为2h，空冷至室温即完成合金渗碳钢齿轮的热处理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。