一种汽车发动机齿轮的渗碳淬火热处理方法
【专利摘要】一种汽车发动机齿轮的渗碳淬火热处理方法，该方法包括：将经锻造、预选热处理、车加工以及滚齿后的齿轮进行渗碳淬火处理，所述的渗碳淬火处理包括如下步骤:a)将多个齿轮叠装于一带有中间圆杆的工装料具上，上面配置有盖板，形成一组齿轮串；b)将多组齿轮串送入Aichelin5/3型多用炉进行渗碳淬火，具体是：先将齿轮串加热至800保温0.2小时，碳势0.3％，再加热至900℃渗碳，强渗碳势1.1％，强渗时间130分钟，然后转扩散，扩散碳势0.7％，时间90分钟，再随炉降温，降温至810℃保温0.2小时，碳势0.7％，进前室淬火；淬火油温为50℃，淬火时间20分钟，快速搅拌1200转/分，时间5分钟，慢速搅拌1100转/分，15分钟，淬火后出炉；c)淬火出炉后进行清洗，再进行低温回火。
【专利说明】一种汽车发动机齿轮的渗碳淬火热处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种汽车发动机齿轮的渗碳淬火热处理方法，尤其是汽车发动机 薄形齿轮控制齿轮变形的热处理方法。属于金属材料热处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 汽车发动机齿轮一般均为渗碳淬火处理，其齿轮零件的加工工序是：锻造-预先 热处理（正火+高温回火）-车加工-滚齿-去毛剌-渗碳淬火-低温回火-抛丸处理-磨 内孔-磨齿；通过渗碳，使齿轮表面获得高的碳含量，淬火低温回火后齿轮表面得到细针状 高碳马氏体组织，使齿轮表面获得高的硬度、高的耐磨性能，从而大大提高齿轮表面的接触 疲劳强度，而芯部得到低碳板条状马氏体组织，芯部具有很好的抗拉强度和塑韧性，以满足 汽车发动机齿轮的使用性能。但是由于在高温下进行渗碳淬火，齿轮会产生平面翘曲变形， 按常规装炉方式渗碳淬火，平面翘曲大于〇. 15mm占20%以上，由于平面翘曲大，引起磨齿 磨不出现象在15-20%以上，这样大大降低齿轮的合格率，报废率高，从而影响了生产效率， 并提高了生产成本。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能减小发动机齿轮渗碳 淬火变形，使平面翘曲控制在〇. 15mm以内，使100%的齿轮在磨齿时均能磨出，提高齿轮精 度，使报废率降为零，从而提高生产效益，降低生产成本的汽车发动机齿轮的渗碳淬火热处 理方法。
[0004] 本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，本发明所述汽车发动机齿轮的渗碳 淬火热处理方法，该方法包括：将经锻造、预选热处理、车加工以及滚齿后的齿轮进行渗碳 淬火处理，所述的渗碳淬火处理包括如下步骤：
[0005] a)将多个齿轮叠装于一带有中间圆杆的工装料具上，上面配置有盖板，形成一组 齿轮串；
[0006] b)将多组齿轮串送入Aichelin5/3型多用炉进行渗碳淬火，具体渗碳淬火的工序 是：先将齿轮串加热至800-850°C保温0. 2-0. 8小时，碳势0. 3-0. 5%，再加热至900-930°C 渗碳，强渗碳势1. 1-1. 2%，强渗时间130-170分钟，然后转扩散，扩散碳势0. 7-0. 8%，时间 90-130分钟，再随炉降温，降温至810-840°C保温0. 2-0. 8小时，碳势0. 7-0. 75%，进前室淬 火；淬火油温为50-70°C，淬火时间20-40分钟，快速搅拌1200-1450转/分，时间5-15分 钟，慢速搅拌1100-1300转/分，15-25分钟，淬火后出炉。
[0007] c)淬火出炉后进行清洗，再进行低温回火。
[0008] 所述的步骤C)是：淬火出炉后进行清洗，清洗水温70-80°C，用3-5% NaC03进行 清洗，15-25分钟，再清水清洗6-15分，再抽真空干燥6-15分钟；出炉冷至低于40°C再低温 回火；
[0009] 低温回火是：温度150-160°C，保温3-4. 5小时，空冷；冷至低于40°C后，再进行第 二次低温回火；温度150-160°C，保温3-4. 5小时，空冷。
[0010] 本发明所述的步骤b)中：先将齿轮串加热至850°C保温0.5小时，碳势0.4%，再 加热至930°C渗碳，强渗碳势1. 15%，强渗时间140分钟，然后转扩散，扩散碳势0. 75%，时 间110分钟，再随炉降温，降温至830°C保温0. 5小时，碳势0. 7%，进前室淬火；淬火油温为 60°C，淬火时间30分钟，快速搅拌1380转/分，时间10分钟，慢速搅拌1200转/分，20分 钟，淬火后出炉；
[0011] 所述的步骤C)是：淬火出炉后进行清洗，清洗水温75°c，用3-5% NaC03进行清 洗，20分钟，再清水清洗10分，再抽真空干燥10分钟；出炉冷至低于40°C再低温回火；
[0012] 低温回火是：温度155°C，保温4小时，空冷；冷至低于40°C后，再进行第二次低温 回火；温度155°C，保温4小时，空冷。
[0013] 本发明主要是将齿轮叠装在工装料具上，并按设计的渗碳淬火工艺和程序进行渗 碳淬火；通过渗碳淬火和低温回火处理，齿轮平面翘曲明显减小，95%的齿轮平面翘曲在 0· 1mm以内，100%的齿轮平面翘曲小于0· 15mm。这样齿轮变形小，在后序磨齿中齿轮均能 均匀磨出，大大提高了齿轮的成品合格率和生产效率，并降低了齿轮的生产成本，效果非常 明显。同时，通过渗碳淬火和低温回火，使齿轮表面获得高硬度、高耐磨的细针状马氏体组 织，芯部为具有很好塑性和韧性的低碳马氏体组织，使齿轮具有很好的综合机械性能和高 的抗疲劳强度，提高齿轮的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明所述垫圈的结构示意图。
[0015] 图2是本发明所述上盖板的结构示意图。
[0016] 图3是本发明所述中间圆杆的结构示意图。
[0017] 图4是本发明所述渗碳淬火工艺曲线图。
[0018] 图5是本发明所述回火工艺曲线图。
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合附图及具体实施例对本发明作详细的介绍：本发明所述汽车发动机齿 轮的渗碳淬火热处理方法，该方法包括：将经锻造、预选热处理、车加工以及滚齿后的齿轮 进行渗碳淬火处理，所述的渗碳淬火处理包括如下步骤：
[0020] a)如图1、图2、图3所示，将多个齿轮叠装于一带有中间圆杆3的工装料具垫圈1 上，上面配置有上盖板2,形成一组齿轮串；
[0021] b)将多组齿轮串送入Aichelin5/3型多用炉进行渗碳淬火，具体渗碳淬火的工序 是：先将齿轮串加热至800-850°C保温0. 2-0. 8小时，碳势0. 3-0. 5%，再加热至900-930°C 渗碳，强渗碳势1. 1-1. 2%，强渗时间130-170分钟，然后转扩散，扩散碳势0. 7-0. 8%，时间 90-130分钟，再随炉降温，降温至810-840°C保温0. 2-0. 8小时，碳势0. 7-0. 75%，进前室淬 火；淬火油温为50-70°C，淬火时间20-40分钟，快速搅拌1200-1450转/分，时间5-15分 钟，慢速搅拌1100-1300转/分，15-25分钟，淬火后出炉；渗碳淬火工艺曲线图见图4 ;
[0022] c)淬火出炉后进行清洗，再进行低温回火。
[0023] 本发明所述的步骤c)是：淬火出炉后进行清洗，清洗水温70_80°C，用3-5 % NaC03进行清洗，15-25分钟，再清水清洗6-15分，再抽真空干燥6-15分钟；出炉冷至低于 40 °C再低温回火；
[0024] 低温回火是：温度150-160°C，保温3-4. 5小时，空冷；冷至低于40°C后，再进行第 二次低温回火；温度150_160°C，保温3-4. 5小时，空冷。
[0025] 实施例1 :本发明所述汽车发动机齿轮的渗碳淬火热处理方法，该方法包括：将经 锻造、预选热处理、车加工以及滚齿后的齿轮进行渗碳淬火处理，所述的渗碳淬火处理包括 如下步骤：
[0026] a)将多个齿轮叠装于一带有中间圆杆3的工装料具垫圈1上，上面配置有上盖板 2,形成一组齿轮串；
[0027] b)将多组齿轮串送入Aichelin5/3型多用炉进行渗碳淬火，所述的步骤b中：先 将齿轮串加热至850°C保温0. 5小时，碳势0. 4%，再加热至930°C渗碳，强渗碳势1. 15%， 强渗时间140钟，然后转扩散，扩散碳势0. 75%，时间110分钟，再随炉降温，降温至830°C 保温0. 5小时，碳势0. 7%，进前室淬火；淬火油温为60°C，淬火时间30分钟，快速搅拌1380 转/分，时间10分钟，慢速搅拌1200转/分，20分钟，淬火后出炉；
[0028] c)淬火出炉后进行清洗，再进行低温回火，具体是：淬火出炉后进行清洗，清洗水 温75°C，用3-5% NaC03进行清洗，20分钟，再清水清洗10分，再抽真空干燥10分钟；出炉 冷至低于40°C再低温回火。
[0029] 低温回火是：温度155°C，保温4小时，空冷；冷至低于40°C后，再进行第二次低温 回火；温度155°C，保温4小时，空冷。回火工艺曲线图见图5。
[0030] 实施例2 :本发明所述汽车发动机齿轮的渗碳淬火热处理方法，该方法包括：将经 锻造、预选热处理、车加工以及滚齿后的齿轮进行渗碳淬火处理，所述的渗碳淬火处理包括 如下步骤：
[0031] a)将多个齿轮叠装于一带有中间圆杆3的工装料具垫圈1上，上面配置有上盖板 2,形成一组齿轮串；
[0032] b)将多组齿轮串送入Aichelin5/3型多用炉进行渗碳淬火，具体渗碳淬火的工 序是：先将齿轮串加热至800°C保温0. 2小时，碳势0. 3%，再加热至920°C渗碳，强渗碳势 1. 2%，强渗时间160分钟，然后转扩散，扩散碳势0. 73%，时间130分钟，再随炉降温，降温 至820°C保温0. 4小时，碳势0. 7%，进前室淬火；淬火油温为65°C，淬火时间20分钟，快速 搅拌1200转/分，时间5分钟，慢速搅拌1100转/分，15分钟，淬火后出炉；
[0033] c)淬火出炉后进行清洗，再进行低温回火，具体是：淬火出炉后进行清洗，清洗水 温70°C，用3-5% NaC03进行清洗，15分钟，再清水清洗6分钟，再抽真空干燥6分钟；出炉 冷至低于40°C再低温回火；
[0034] 低温回火是：温度150°C，保温3. 5小时，空冷；冷至低于40°C后，再进行第二次低 温回火；温度150°C，保温3. 5小时，空冷。
[0035] 实施例3 :本发明所述汽车发动机齿轮的渗碳淬火热处理方法，该方法包括：将经 锻造、预选热处理、车加工以及滚齿后的齿轮进行渗碳淬火处理，所述的渗碳淬火处理包括 如下步骤：
[0036] a)将多个齿轮叠装于一带有中间圆杆3的工装料具垫圈1上，上面配置有上盖板 2, 形成一组齿轮串；
[0037] b)将多组齿轮串送入Aichelin5/3型多用炉进行渗碳淬火，具体渗碳淬火的工 序是：先将齿轮串加热至860°C保温0. 8小时，碳势0. 5%，再加热至910°C渗碳，强渗碳势 1. 2%，强渗时间170分钟，然后转扩散，扩散碳势0. 78%，时间120分钟，再随炉降温，降温 至840°C保温0. 6小时，碳势0. 72 %，进前室淬火；淬火油温为70°C，淬火时间40分钟，快 速搅拌1450转/分，时间15分钟，慢速搅拌1300转/分，25分钟，淬火后出炉；
[0038] c)淬火出炉后进行清洗，再进行低温回火，具体是：淬火出炉后进行清洗，清洗水 温80°C，用3-5% NaC03进行清洗，25分钟，再清水清洗15分，再抽真空干燥15分钟；出炉 冷至低于40°C再低温回火；
[0039] 低温回火是：温度160°C，保温3小时，空冷；冷至低于40°C后，再进行第二次低温 回火；温度160°C，保温3小时，空冷。
[0040] 实施例4 :a)将齿轮平装于设计好的工装料具上，一串齿轮9-10件，装于 Aichelin5/3型多用炉料具上，分二层装，每层22串，共装400件；
[0041] b)将装于料具的齿轮进Aichelin5/3型多用炉进行渗碳淬火，具体渗碳淬火工艺 参数如下：先将工件加热至850°C保温0. 5小时，碳势0. 3-0. 5%，再加热至930°C渗碳，强 渗碳势1. 1-1. 2%，强渗时间140分钟，然后转扩散，扩散碳势0.7-0. 8%，时间110分钟，再 随炉降温，降温至830°C保温0. 5小时，碳势0. 7-0. 75%，进前室淬火。淬火油温为60°C，淬 火时间30分钟，快速搅拌1380转/分，时间10分钟，慢速搅拌1200转/分，20分钟；淬火 后出炉；
[0042] c)淬火出炉后进行清洗，清洗水温70_80°C，用3-5% NaC03进行清洗，20分钟，再 清水清洗10分，再抽真空干燥10分钟；出炉冷至低于40°C再低温回火；
[0043] 低温回火，温度150_160°C，保温4小时，空冷。冷至低于40°C后，再进行第二次低 温回火。温度150-160°C，保温4小时，空冷；
[0044] 本发明在进行上述渗碳淬火处理之后，还进行如下的工序：
[0045] 1.拆炉，将齿轮放于工位器具上；
[0046] 2.清理抛丸，将齿轮装于抛丸工装吊具上，进行清理抛丸，抛丸时间20分钟；
[0047] 3.检验，100 %在平面度测量仪上进行平面度检验，检测结果100 %小于 0. 15mm，在洛氏硬度计上检测平面硬度，HRC59-61，在显微硬度计检测齿轮硬化层深度， HV1650:0. 4-0. 6mm在500倍光学显微镜检验金相组织，所有检验项目均合格。
[0048] 4.清洁、上油、装箱发货。
【权利要求】
1. 一种汽车发动机齿轮的渗碳淬火热处理方法，该方法包括：将经锻造、预选热处理、 车加工以及滚齿后的齿轮进行渗碳淬火处理，其特征在于所述的渗碳淬火处理包括如下步 骤： a) 将多个齿轮叠装于一带有中间圆杆的工装料具上，上面配置有盖板，形成一组齿轮 串； b) 将多组齿轮串送入Aichelin5/3型多用炉进行渗碳淬火，具体渗碳淬火的工序是： 先将齿轮串加热至800-850°C保温0. 2-0. 8小时，碳势0. 3-0. 5%，再加热至900-930°C渗 碳，强渗碳势1. 1-1. 2%，强渗时间130-170分钟，然后转扩散，扩散碳势0.7-0. 8%，时间 90-130分钟，再随炉降温，降温至810-840°C保温0. 2-0. 8小时，碳势0. 7-0. 75%，进前室淬 火；淬火油温为50-70°C，淬火时间20-40分钟，快速搅拌1200-1450转/分，时间5-15分 钟，慢速搅拌1100-1300转/分，15-25分钟，淬火后出炉； c) 淬火出炉后进行清洗，再进行低温回火。
2. 根据权利要求1所述的汽车发动机齿轮的渗碳淬火热处理方法，其特征在于所述的 步骤c)是：淬火出炉后进行清洗，清洗水温70-80°C，用3-5% NaC03进行清洗，15-25分钟， 再清水清洗6-15分，再抽真空干燥6-15分钟；出炉冷至低于40°C再低温回火； 低温回火是：温度150-160°C，保温3-4. 5小时，空冷；冷至低于40°C后，再进行第二次 低温回火；温度150-160°C，保温3-4. 5小时，空冷。
3. 根据权利要求1所述的汽车发动机齿轮的渗碳淬火热处理方法，其特征在于所述的 步骤b)中：先将齿轮串加热至850°C保温0. 5小时，碳势0. 4%，再加热至930°C渗碳，强渗 碳势1. 15%，强渗时间140分钟，然后转扩散，扩散碳势0.75%，时间110分钟，再随炉降 温，降温至830°C保温0. 5小时，碳势0. 7%，进前室淬火；淬火油温为60°C，淬火时间30分 钟，快速搅拌1380转/分，时间10分钟，慢速搅拌1200转/分，20分钟，淬火后出炉； 所述的步骤c)是：淬火出炉后进行清洗，清洗水温75°C，用3-5% NaC03进行清洗，20 分钟，再清水清洗10分，再抽真空干燥10分钟；出炉冷至低于40°C再低温回火； 低温回火是：温度155°C，保温4小时，空冷；冷至低于40°C后，再进行第二次低温回 火；温度155°C，保温4小时，空冷。
【文档编号】C21D9/32GK104195567SQ201410283574
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】郁俐 申请人:杭州前进齿轮箱集团股份有限公司