专利名称：重型汽车齿轮渗碳淬火工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属材料热处理工艺，特别是一种重型汽车齿轮渗碳淬火工艺。
背景技术：
重型汽车齿轮通过渗碳淬火，能够改变内部组织，提高零件的耐磨性、强度及疲劳极限，充分发挥材料的潜在性能。传统的渗碳淬火工艺，其过程一般分为渗碳、扩散、降到淬火温度Ac3以上(Ac3+(30～50)℃)、保温、淬火5个阶段；或采用渗碳扩散后空冷再加热到淬火温度，保温、淬火；或采用二次淬火的工艺，这些工艺或单独解决了内在组织质量问题或单独解决了产品热处理变形问题，没有同时解决渗碳齿轮的内在组织质量和外在变形问题。该类工艺的不足是零件在渗碳淬火后获得的内在金相组织不均匀，级别偏高甚至超差；外在变形无规律难以控制，往往出现变形超出技术要求的现状。导致齿轮性能降低并出现早期疲劳损坏。
发明内容本发明针对重型汽车齿轮现有渗碳工艺的不足，提供了一种提高产品内在质量、降低产品无规律变形倾向、可控性强、稳定可靠的重型汽车齿轮渗碳淬火工艺。
为了解决上述技术问题，本发明包括依次进行的如下工艺步骤渗碳、扩散、降温至Ac1-(30～50)℃、升温至Ac3+(30～50)℃保温、淬火。
为使工件可获得较好的内在质量及外在质量，扩散温度为920±10℃，保温时间为60-90min，渗碳使用渗碳剂为氮-甲醇-丙烷或天然气-RX气。
本发明工艺的实施可按以下步骤a.根据工件技术要求按本发明工艺曲线编制渗碳淬火工艺程序。
b.通过PVH碳控仪系统输入渗碳淬火工艺程序并编号。
c.工件装炉。
d.选定编制的渗碳淬火工艺程序号并执行，进行零件渗碳及淬火处理，各阶段的工艺时间根据齿轮技术要求的渗碳层深度确定。
e.渗碳淬火工艺程序执行完毕，发出结束信号，零件出炉。完成工件渗碳淬火工艺。
本发明有益效果是本发明在工件渗碳淬火过程中，采用渗碳、扩散后降温至Ac1以下即Ac1-(30～50)℃，再升到Ac3以上即Ac3+(30～50)℃保温，然后进行淬火。这种工艺，从渗碳、扩散温度920±10℃直接降到Ac1-(30～50)℃，由于降温速度较快，工件组织能够得到很好的细化，工件内部及渗层范围存在均匀的珠光体及细小块状的铁素体，该组织在升到Ac3以上即Ac3+(30～50)℃并保温后进行淬火，极细长的碳化物很容易溶解、扩散形成细小的颗粒状碳化物，同时珠光体及铁素体组织的均匀化，使得奥氏体中溶解的饱和的碳化物细小，淬火后得到细针状马氏体及弥散分布的颗粒状碳化物。由于组织应力和热应力的影响减小，从而减少了淬火冷却过程中的变形，提高了产品内、外在质量，克服了传统工艺或内在质量差或外在变形超差的弱点。本发明的渗碳淬火工艺，工件可获得良好的内在质量及外在质量，工件在服役过程中可获得更高的使用寿命。
图1为本发明实施例中重型汽车从动锥齿轮的结构示意图。
图2为本发明的工艺曲线示意图。
其中，图中a为升温排气阶段；b渗碳扩散阶段(b1为渗碳阶段，b2为扩散阶段)；c为降温阶段；d为升温阶段；e为保温阶段；f为淬火阶段。
具体实施方式
本具体实施例为一件如图1所示的重型汽车从动伞齿轮的渗碳淬火工艺，单件重量为9Kg，模数为10，齿数为33，材料为22CrMoH，该材料的奥氏体开始转变温度即Ac1为730℃；完全奥氏体化温度即Ac3为785℃。产品技术要求有效渗碳层深为0.9-1.2mm，淬火后表面硬度为HRC59-63，心部硬度为HRC33-48，金相组织符合ZBJ04001-88汽车齿轮金相渗碳标准，外在变形如图1所示。
如图2所示，本具体实施例包括依次进行的如下工艺步骤升温排气，见图2中a阶段；渗碳见图2中b阶段中的b1阶段；扩散，见图2中b2阶段；降温至Ac1-(30～50)℃，见图2中c阶段；升到淬火温度Ac3+(30～50)℃保温，见图2中d阶段；淬火，见图2中f阶段。
本具体实施例使用设备为一台可控气氛密封箱式多用炉，装炉量为84件。时间、碳势、温度等参数可在PVH系统的程序内设定并执行。时间由时间继电器控制；碳势由碳控仪控制；功率由KT系列调功器控制，并通过调功器控温，温度信号由热电偶传递；渗碳剂为氮、甲醇和丙烷，其中氮和甲醇为稀释剂，渗碳时滴量为3000ml/h；丙烷为富化气，渗碳时维持在4-6L/min；渗碳温度920±10℃，冷却到690±10℃，淬火温度为825±10℃。试块采用与产品材料、模数、加工方式相同、具有3个齿的齿块。按图2所示工艺曲线编制表1所示渗碳淬火工艺程序，然后执行，直到程序结束，自动完成渗碳淬火工艺。
该炉工件经过清洗、回火、表面清理等辅助工序的处理，对齿块及1件产品进行剖检，检查内在质量全部合格并明显提高。对其余83件从动轮外在变形检查，符合图1技术要求的有79件，即采用该工艺变形合格率达95％，效果明显好于普通渗碳淬火工艺合格率50-70％的水平。其余4件可二次加热用淬火压床进行返修。
重型汽车齿轮渗碳淬火新工艺，采用碳势扩散后降低到Ac1以下的温度再升到淬火温度Ac3以上保温并淬火，有效减少了淬火冷却过程中的变形，提高了产品内、外在质量。该发明适用于箱式炉、井式炉等相关渗碳设备，适合于重型汽车齿轮类渗碳。
表1
注TS＝1，控制丙烷流量电磁阀关；TS＝2，控制丙烷流量电磁阀开，TS＝7程序再输。
权利要求
1.一种重型汽车齿轮渗碳淬火工艺，其特征在于包括依次进行的如下工艺步骤渗碳、扩散、降温至Ac1-(30～50)℃、升温至Ac3+(30～50)℃保温、淬火。
2.根据权利要求1所述的重型汽车齿轮渗碳淬火工艺，其特征在于扩散温度为920±10℃，保温时间为60-90min，渗碳使用渗碳剂为氮-甲醇-丙烷或天然气-RX气。
全文摘要
本发明公开了一种重型汽车齿轮渗碳淬火工艺，本工艺包括依次进行的如下工艺步骤渗碳、扩散、降温至Ac
文档编号C21D9/32GK101029398SQ20071001400
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月21日 优先权日2007年3月21日
发明者朱连光, 宋克伟, 宋军, 燕丽娜 申请人:中国重汽集团济南技术中心有限公司