一种渗碳件表面高硬度微碳化物的渗碳淬火工艺方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及热处理工艺技术领域，尤其是一种渗碳件表面高硬度微碳化物的渗碳 泽火工艺方法。
【背景技术】
[0002] 化学热处理是将金属材料放在一定的介质内加溫、保溫、冷却，由于浓度差异，使 金属表面改变其化学成分，通过改变材料的表面和内部的金相组织，来控制其性能的一种 金属热处理工艺。金属热处理是机械制造行业中的重要组成部分。
[0003] 渗碳是金属热处理工艺的一种，是指使碳原子深入到钢表面层的过程，使低碳钢 的工件具有高碳钢的表面层，再经过泽火和低溫回火，使工件的表面层具有高强度和耐磨 性，而工件的中屯、部分仍然保持低碳钢的初性和塑形。渗碳件中主要包括齿轮和齿轴，齿轮 和齿轴是机械传动中的基础工件，其性能、寿命直接影响了整机的运行情况和质量指标。而 随着风电行业的蓬勃发展，对渗碳件的表面硬度及金相组织的要求越来越高。目前采用井 式炉盐浴泽火进行渗碳，往往会造成渗碳件出现硬度较低、碳化物较长或者残奥较多的质 量问题。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种提高工件表面硬 度，消除细长的碳化物及大量残余奥氏体，改善金相组织的一种渗碳件表面高硬度微碳化 物的渗碳泽火工艺方法。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种渗碳件表面高硬度微碳化物的 渗碳泽火工艺方法，包括如下步骤：
[0006] 1)加热工序，将渗碳件吊入渗碳炉内，将渗碳炉内溫度升高到630°C~670°C，并保 溫1.5~2.5小时；
[0007] 2)保溫工序，将渗碳炉内溫度继续升溫到800°C~820°C，同时将渗碳炉内碳势调 整为0.35%~0.45%，并对其保溫2~2.5小时；
[000引3)单段强渗工序，将渗碳炉内溫度继续升溫到925°C~935°C，强渗碳势调整为 1.14%~1.16%，并对其保溫27~29小时；
[0009] 4)双段扩散工序，渗碳炉内溫度维持在925°C~935°C，第一阶段将扩散碳势调整 为0.64 %~0.66 %，并保溫9.5~10.5小时;第二阶段将扩散碳势上升为0.74 %~0.76 %， 并对其保溫5.5~6.5小时；
[0010] 5)快冷工序，渗碳结束后，将渗碳炉内溫度降低到630°0~650°0，并对其保溫3.5 ~4.5小时，随后将渗碳件转入缓冷坑；
[0011] 6)高溫回火工序，渗碳件高溫回火溫度为670°C~690°C %，并对其保溫4.5~5.5 小时；
[0012 ] 7)泽火回火工序，在渗碳炉对对渗碳件进行泽火回火。
[0013] 优选的，渗碳炉为井式渗碳炉。
[0014] 本发明的有益效果是:本发明提供的一种渗碳件表面高硬度微碳化物的渗碳泽火 工艺方法，采用单段强渗和双段扩散的Ξ段法气体渗碳，合理安排每段工艺的碳势和时间 比例，可消除细长的碳化物及大量残余奥氏体，改善金相组织，提高工件表面硬度。
【附图说明】
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016] 图1是原工艺渗碳泽火后的金相组织的放大图。
[0017] 图2是本发明提供工艺渗碳泽火后的金相组织的放大图。
【具体实施方式】
[0018] 现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。运些附图均为简化的示意 图，仅W示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0019]越来越多的渗碳件采用18CrNiMo7-6材料，由于运种材料中含有Cr、Mo都是易形成 碳化物的合金元素，在碳含量较高的情况下，可能沿晶界形成条状或网状碳化物。
[0020] 原工艺采用两段法气体渗碳，主要步骤如下:将渗碳炉内溫度升高至650°C并保溫 2小时；而后继续将溫度上升至800°C、碳势调整为0.4%、保溫2小时;然后将溫度升高为930 °C、碳势调整为1.08%、保溫27小时;再在930°C下，将碳势调整为0.70 %、保溫18小时，之后 快冷至溫度为620°C、保溫4小时进入缓冷坑;最后进行正常泽火回火。如此处理的工件表面 硬度在58-60皿C，金相组织有较多的残余奥氏体和大小不均匀碳化物，可测量出试样表面 硬度如表1，金相组织则如图1所示。
[0021]
[0022] 表 1
[0023] 而本发明提供的渗碳件表面高硬度微碳化物的渗碳泽火工艺方法，使用井式渗碳 炉进行热处理，包括如下步骤：
[0024] 1)加热工序，将渗碳件吊入井式渗碳炉内，将渗碳炉内溫度升高到650°C，并保溫2 小时；
[0025] 2)保溫工序，将渗碳炉内溫度继续升溫到800°C，同时将渗碳炉内碳势调整为 0.4%，并对其保溫2小时；
[00%] 3)单段强渗工序，将渗碳炉内溫度继续升溫到930°C，强渗碳势调整为1.15%，并 对其保溫28小时，
[0027] 4)双段扩散工序，渗碳炉内溫度维持在930°C，第一阶段将扩散碳势调整为 0.65%，并保溫10小时;第二阶段将扩散碳势上升为0.75%，并对其保溫6小时；
[0028] 5)快冷工序，渗碳结束后，将渗碳炉内溫度降低到650°C，并对其保溫4小时，随后 将渗碳件转入缓冷坑；
[0029] 6)高溫回火工序，渗碳件高溫回火溫度为680°C，并对其保溫5小时；
[0030] 7)泽火回火工序，在渗碳炉对对渗碳件进行泽火回火。
[0031 ]将原有的两段法气体渗碳更改为Ξ段法气体渗碳，在加热工序和保溫工序后，提 高了强渗阶段的碳势，加快了渗碳速率。到扩散工序时，则先降低扩散阶段的碳势，快速消 除过共析层内的碳化物，再提升扩散阶段的碳势，使渗碳件金属表面含碳量增加。在高溫回 火工序时，优选高溫回火溫度为680°C，使渗碳件金属表面的渗碳体球化，在泽火阶段降低 奥氏体内的含碳量，使奥氏体更加容易转变为泽火马氏体;未烙的渗碳体则W弥散颗粒状 碳化物形态存在，进而改善金相组织，并有效提高了渗碳件的表面硬度。通过运种工艺进行 渗碳泽火工艺的工件，工件表面硬度相较于采用原有工艺，可测量出如表2所示的试样表面 硬度和如图2所示的金相组织，可发现渗碳件的表面硬度提高了 1~2皿C，由于渗碳件原有 表面硬度的硬度值区间仅为2~4皿C，采用新工艺进行渗碳泽火后，表面硬度相当于得到了 50%的提升，碳化物的形象更加细小弥散，有效提高了工件的耐磨性和抗疲劳强度。
[0032]
[0033] 表 2
[0034] 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 ±能够了解本发明的内容并加 W实施，并不能W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. 一种渗碳件表面高硬度微碳化物的渗碳淬火工艺方法，其特征是:包括如下步骤： 1) 加热工序，将渗碳件吊入渗碳炉内，将渗碳炉内温度升高到630°C~670°C，并保温 1.5~2.5小时； 2) 保温工序，将渗碳炉内温度继续升温到800°C~810°C，同时将渗碳炉内碳势调整为 0.35 %~0.45%，并对其保温2~2.5小时； 3) 单段强渗工序，将渗碳炉内温度继续升温到925°C~935°C，强渗碳势调整为1.14% ~1.16%，并对其保温27~29小时； 4) 双段扩散工序，渗碳炉内温度维持在925°C~935°C，第一阶段将扩散碳势调整为 0.64%~0.66 %，并保温9.5~10.5小时；第二阶段将扩散碳势上升为0.74%~0.76 %，并 对其保温5.5~6.5小时； 5) 快冷工序，渗碳结束后，将渗碳炉内温度降低到630°C~650°C，并对其保温3.5~4.5 小时，随后将渗碳件转入缓冷坑； 6) 高温回火工序，渗碳件高温回火温度为670°C~690°C%，并对其保温4.5~5.5小时； 7) 淬火回火工序，在渗碳炉对对渗碳件进行淬火回火。2. 根据权利要求1所述的一种渗碳件表面高硬度微碳化物的渗碳淬火工艺方法，其特 征是:所述的渗碳炉为井式渗碳炉。
【专利摘要】本发明公开了一种渗碳件表面高硬度碳化物的渗碳淬火工艺方法，采用三段法气体渗碳，在加热工序和保温工序后，提高了强渗阶段的碳势，加快了渗碳速录。到扩散工序时，则先降低扩散阶段的碳势，快速消除过共析层内的碳化物，再提升扩散阶段的碳势，使渗碳件金属表面含碳量增加。合理确定高温回火温度和时间，使渗碳件金属表面的渗碳体球化，在淬火阶段降低奥氏体内的含碳量，使奥氏体更加容易转变为淬火马氏体；未熔的渗碳体则以弥散颗粒状碳化物形态存在，进而改善金相组织，并有效提高了渗碳件的表面硬度。
【IPC分类】C23C8/22, C21D1/18
【公开号】CN105506539
【申请号】CN201510917984
【发明人】王昱程, 武计强, 丁盛, 许仁伟
【申请人】常州天山重工机械有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月10日