本发明属于齿轮技术领域，具体涉及一种耐疲劳汽车齿轮处理工艺。
背景技术
齿轮是指轮缘上有齿且能够连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能够相互啮合的有齿的机械零件，齿轮在传动中的应用很早就出现了，由于齿轮在汽车中进行传递工作时，所受到的力较大，同时在传递动力时，本身的震动和齿轮之间的相互咬合过程中都会受到一定的力，长此以往，齿轮会受到一定的疲劳损伤，从而极大的降低传递性能，因此，如何提高齿轮的耐疲劳性能是所需要解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐疲劳汽车齿轮处理工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种耐疲劳汽车齿轮处理工艺，包括以下步骤：
（1）清洗：
采用碱液对汽车齿轮进行浸泡清洗处理，浸泡清洗时间为20-25min，然后再取出，然后再将汽车齿轮放入无水乙醇中浸泡3min，然后取出，烘干至恒重，即可；
（2）固溶改性处理：
将汽车齿轮在电热炉中进行固溶改性处理，所述固溶改性处理的工艺条件为：以1.5℃/s的升温速率升温至225℃，保温5-8min，然后再通入氖气与氮气混合气体，再以0.3℃/s的升温速率加热至980℃，保温处理45-50min，然后再以0.6℃/s的降温速率降低温度至335℃，保温40min，再继续以相同的降温速率降低至70℃，保温，然后再将汽车齿轮浸泡到温度为35℃的浸渍液中，浸渍40min，然后取出，采用去离子水对汽车齿轮进行清洗，烘干至恒重，即可，所述浸渍液按重量份计由以下成分制成：三乙基己基磷酸1.5-1.9、磷酸3.6-3.8、硝酸2.5-2.7、烷基酚聚氧乙烯醚3-5、硅烷偶联剂1.3-1.7、乙醇4-6、去离子水50；
（3）回火改性处理：
将汽车齿轮放入离子氮化炉内，并将离子氮化炉内的气压抽真空至12pa，向离子氮化炉内通入氦气进行离子轰击，待离子氮化炉内的温度达到380-385℃时停止氦气的通入，保温1.2小时，然后再通入氮气和氢气，进行低压力离子渗氮，调整氮气和氢气的通入压力，使离子氮化炉内的压力为212-214pa，处理3.5小时，然后自然冷却至室温后，取出，即可。
进一步的，步骤（1）中所述碱液为质量分数为10%的氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤（1）中所述的碱液浸泡温度为45℃。
进一步的，步骤（2）中所述氖气与氮气混合气体中在常温常压下氖气与氮气按3:1体积比混合得到。
进一步的，步骤（2）中所述氖气与氮气混合气体压力为38mpa。
进一步的，步骤（3）中所述氮气与氢气常温常压体积比为2：1。
有益效果：本发明经过大量的实验研究，对汽车齿轮的表面处理工艺进行大量的优化，能够有效地改善汽车齿轮组织结构，强化表面层，从而对汽车齿轮表面层成分、组织、性能进行了极大的改善，提高汽车齿轮的表面耐磨性和耐疲劳性，提高了汽车齿轮的使用寿命。本发明通过在热处理后，采用浸渍液浸渍处理，能够在轴承表面形成一层薄薄致密的磷化层，然后再进行回火改性处理时，不仅能够对磷原子进行扩散激活，从而对磷元素、氮元素、碳元素在汽车齿轮表面形成更加优异的复合渗层，以提高汽车齿轮表面的耐疲劳性,抗高温氧化性，通过本发明先进行固溶改性处理再进行回火改性处理，汽车齿轮覆层表面的显微硬度最高、覆层厚度均匀、分布均匀,致密、完整，覆层与基体材料的结合能力较强，汽车齿轮内部组织晶粒更加细化，组织结构性能得到显著的增强，能够更进一步提高耐疲劳性能和耐应力破裂性。
通过发明工艺的处理，在汽车齿轮表面引入和产生了很高的压应力，从而大大的提高了其抗疲劳强度，经过试验证明相较于常规处理可提高抗疲劳强度10-12倍，汽车齿轮断裂和撕裂的现象得到极大的降低，并且汽车齿轮内部结构与表面结构发生转化与结合，汽车齿轮的抗折强度、拉伸性能和韧性都得到了极大的改善。
具体实施方式
实施例1
一种耐疲劳汽车齿轮处理工艺，包括以下步骤：
（1）清洗：
采用碱液对汽车齿轮进行浸泡清洗处理，浸泡清洗时间为20min，然后再取出，然后再将汽车齿轮放入无水乙醇中浸泡3min，然后取出，烘干至恒重，即可；
（2）固溶改性处理：
将汽车齿轮在电热炉中进行固溶改性处理，所述固溶改性处理的工艺条件为：以1.5℃/s的升温速率升温至225℃，保温5min，然后再通入氖气与氮气混合气体，再以0.3℃/s的升温速率加热至980℃，保温处理45min，然后再以0.6℃/s的降温速率降低温度至335℃，保温40min，再继续以相同的降温速率降低至70℃，保温，然后再将汽车齿轮浸泡到温度为35℃的浸渍液中，浸渍40min，然后取出，采用去离子水对汽车齿轮进行清洗，烘干至恒重，即可，所述浸渍液按重量份计由以下成分制成：三乙基己基磷酸1.5、磷酸3.6、硝酸2.5、烷基酚聚氧乙烯醚3、硅烷偶联剂1.3、乙醇4、去离子水50；
（3）回火改性处理：
将汽车齿轮放入离子氮化炉内，并将离子氮化炉内的气压抽真空至12pa，向离子氮化炉内通入氦气进行离子轰击，待离子氮化炉内的温度达到380℃时停止氦气的通入，保温1.2小时，然后再通入氮气和氢气，进行低压力离子渗氮，调整氮气和氢气的通入压力，使离子氮化炉内的压力为212pa，处理3.5小时，然后自然冷却至室温后，取出，即可。
进一步的，步骤（1）中所述碱液为质量分数为10%的氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤（1）中所述的碱液浸泡温度为45℃。
进一步的，步骤（2）中所述氖气与氮气混合气体中在常温常压下氖气与氮气按3:1体积比混合得到。
进一步的，步骤（2）中所述氖气与氮气混合气体压力为38mpa。
进一步的，步骤（3）中所述氮气与氢气常温常压体积比为2：1。
实施例2
一种耐疲劳汽车齿轮处理工艺，包括以下步骤：
（1）清洗：
采用碱液对汽车齿轮进行浸泡清洗处理，浸泡清洗时间为25min，然后再取出，然后再将汽车齿轮放入无水乙醇中浸泡3min，然后取出，烘干至恒重，即可；
（2）固溶改性处理：
将汽车齿轮在电热炉中进行固溶改性处理，所述固溶改性处理的工艺条件为：以1.5℃/s的升温速率升温至225℃，保温8min，然后再通入氖气与氮气混合气体，再以0.3℃/s的升温速率加热至980℃，保温处理50min，然后再以0.6℃/s的降温速率降低温度至335℃，保温40min，再继续以相同的降温速率降低至70℃，保温，然后再将汽车齿轮浸泡到温度为35℃的浸渍液中，浸渍40min，然后取出，采用去离子水对汽车齿轮进行清洗，烘干至恒重，即可，所述浸渍液按重量份计由以下成分制成：三乙基己基磷酸1.9、磷酸3.8、硝酸2.7、烷基酚聚氧乙烯醚5、硅烷偶联剂1.7、乙醇6、去离子水50；
（3）回火改性处理：
将汽车齿轮放入离子氮化炉内，并将离子氮化炉内的气压抽真空至12pa，向离子氮化炉内通入氦气进行离子轰击，待离子氮化炉内的温度达到385℃时停止氦气的通入，保温1.2小时，然后再通入氮气和氢气，进行低压力离子渗氮，调整氮气和氢气的通入压力，使离子氮化炉内的压力为214pa，处理3.5小时，然后自然冷却至室温后，取出，即可。
进一步的，步骤（1）中所述碱液为质量分数为10%的氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤（1）中所述的碱液浸泡温度为45℃。
进一步的，步骤（2）中所述氖气与氮气混合气体中在常温常压下氖气与氮气按3:1体积比混合得到。
进一步的，步骤（2）中所述氖气与氮气混合气体压力为38mpa。
进一步的，步骤（3）中所述氮气与氢气常温常压体积比为2：1。
实施例3
一种耐疲劳汽车齿轮处理工艺，包括以下步骤：
（1）清洗：
采用碱液对汽车齿轮进行浸泡清洗处理，浸泡清洗时间为22min，然后再取出，然后再将汽车齿轮放入无水乙醇中浸泡3min，然后取出，烘干至恒重，即可；
（2）固溶改性处理：
将汽车齿轮在电热炉中进行固溶改性处理，所述固溶改性处理的工艺条件为：以1.5℃/s的升温速率升温至225℃，保温6min，然后再通入氖气与氮气混合气体，再以0.3℃/s的升温速率加热至980℃，保温处理49min，然后再以0.6℃/s的降温速率降低温度至335℃，保温40min，再继续以相同的降温速率降低至70℃，保温，然后再将汽车齿轮浸泡到温度为35℃的浸渍液中，浸渍40min，然后取出，采用去离子水对汽车齿轮进行清洗，烘干至恒重，即可，所述浸渍液按重量份计由以下成分制成：三乙基己基磷酸1.6、磷酸3.7、硝酸2.6、烷基酚聚氧乙烯醚4、硅烷偶联剂1.5、乙醇5、去离子水50；
（3）回火改性处理：
将汽车齿轮放入离子氮化炉内，并将离子氮化炉内的气压抽真空至12pa，向离子氮化炉内通入氦气进行离子轰击，待离子氮化炉内的温度达到382℃时停止氦气的通入，保温1.2小时，然后再通入氮气和氢气，进行低压力离子渗氮，调整氮气和氢气的通入压力，使离子氮化炉内的压力为213pa，处理3.5小时，然后自然冷却至室温后，取出，即可。
进一步的，步骤（1）中所述碱液为质量分数为10%的氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤（1）中所述的碱液浸泡温度为45℃。
进一步的，步骤（2）中所述氖气与氮气混合气体中在常温常压下氖气与氮气按3:1体积比混合得到。
进一步的，步骤（2）中所述氖气与氮气混合气体压力为38mpa。
进一步的，步骤（3）中所述氮气与氢气常温常压体积比为2：1。
对比例1：与实施例1区别仅在于不经过步骤（2）处理。
对比例2：与实施例1区别仅在于不经过步骤（3）处理。
对比例3：与实施例1区别仅在于步骤（2）中不采用浸渍液处理。
对比例4：与实施例1区别仅在于步骤（3）中进行常规回火处理，加热至380℃，保温2小时，然后自然冷却至室温。
对照组：采用申请号：201510830474.3工艺进行处理。
将规格相同的gcr15材料制备的汽车齿轮为试样采用实施例与对比例方法进行处理，对比；
采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验。热疲劳试样装卡在立方卡具的四个侧面，保证每块试样的加热与冷却位置一致。通过传动装置上下垂直运动，从而达到试样加热以及冷却的自动化完成。采用设时自控，热电偶测量并控制温度。试样在室温25℃至820℃之间进行加热与冷却的热循环。采用计数器进行自动计数。调整并保持炉温820℃，水温20℃（流动自来水）。快速加热试样。加热、冷却一次作为一个循环，每次循环加热时间为120s，入水冷却时间为5s，直至预定循环次数。对于研究热疲劳裂纹萌生的试样，每循环400次，取下试样，抛光去除表面氧化膜，测量表面裂纹长度，以0.1mm作为裂纹萌生长度，记下试样裂纹萌生循环次数。观察并对裂纹的萌生位置照相。对于研究热疲劳裂纹扩展的试样，每循环200次，取下试样，抛光并观察。确定裂纹已经萌生后，每循环200次观察裂纹并对能反映裂纹扩展路径特征的位置照相：
表1
由表1可以看出，在进行到13000次的时候，对照组处理的汽车齿轮热疲劳裂纹在长度、宽度及深度等方面开始扩展，但本发明处理的汽车齿轮尚未萌生裂纹；进行到24000次时，对照组处理的汽车齿轮裂纹变得更加粗大，且对照组处理的汽车齿轮裂纹的缝隙内出现明显的氧化迹象；但本发明处理的汽车齿轮进行到30000次时，裂纹仅为0.11mm，而且本发明处理的汽车齿轮裂纹扩展较为均衡，主裂纹相对其他组织扩展较慢，因此，经过本发明处理的汽车齿轮耐疲劳性能更加的优越。