一种17CrNiMo6材料太阳齿轮的热处理方法与流程

本发明涉及金属热处理工艺领域，特别是涉及一种17crnimo6材料太阳齿轮的热处理方法。
背景技术：
：17crnimo6材料为德国标准材料，17crnimo6合金钢的化学成分如下：碳（c）：0.15-0.20；铬（cr）：1.50-1.80；镍（ni）：1.40-1.70；钼（mo）：0.25-0.35；硅（si）：≤0.40；锰（mn）：0.40-0.70；硫（s）：≤0.035；磷（p）：≤0.035。17crnimo6材料目前主要应用于传递较大动力和承受较大载荷的齿轮，已广泛应用于矿山、运输、机车牵引起重、风力发电等工业领域。17crnimo6因为cr、ni含量较高，淬透性好，并且具备良好的力学性能和韧性。17crnimo-6材料齿轮传统工艺一般包括渗碳、空冷、高温回火、淬火、低温回火等流程，其中高温回火主要是为了有效地控制渗碳淬火产品的碳化物和残余奥氏体的等级。但现有热处理工艺的生产周期较长，操作复杂，流程繁多。技术实现要素：针对上述技术问题，本发明提供一种在保证产品品质的前提下可提高生产效率的17crnimo6材料太阳齿轮的热处理方法。本发明的一种17crnimo6材料太阳齿轮的热处理方法包括如下步骤：在气氛炉内对17crnimo6材料工件进行渗碳过程的强渗步骤，维持炉内温度在915℃至925℃，碳势在1.3%cp，温度保持时间在135至155分钟；在气氛炉内对该工件进行渗碳过程的高温扩散步骤，维持炉内温度在915℃至925℃，碳势在0.8%cp，温度保持时间在145至165分钟；渗碳过程结束后的降温步骤，该工件随炉降温至820℃，并保持60至70分钟；对该工件进行均温淬火步骤，该均温淬火步骤为油淬，淬火油温度控制在75℃；进行低温回火步骤，其中回火温度控制在175℃，回火持续时间在180至210分钟。较佳地，在强渗步骤中维持炉内温度在920℃。较佳地，在强渗步骤中温度保持时间为145分钟。较佳地，在气氛炉内的渗碳过程工艺气氛为氮气、丙烷和空气。较佳地，在高温扩散步骤中维持炉内温度在920℃。较佳地，在高温扩散步骤中温度保持时间为155分钟。较佳地，在降温步骤中该工件随炉降温至820℃并保持65分钟。较佳地，本发明的一种17crnimo6材料太阳齿轮的热处理方法还包括：在低温回火步骤之后对该工件出炉空冷。与现有技术相比，本发明的17crnimo6材料太阳齿轮的热处理方法采用改良后的渗碳工艺，控制齿轮在渗碳过程中强渗期和扩散期的时间，达到提高产量和节约产能的目的。本发明不仅在技术要求上可满足需求，同时在质量得到保证的前提下大大缩短了生产周期，提高了生产效率，降低了生产成本，且产品质量有保障。附图说明图1为本发明的一种17crnimo6材料太阳齿轮的热处理方法流程图。图2为本发明一实施例的热处理工艺示意图。图3为本发明对照组一的热处理工艺示意图。图4为本发明对照组二的热处理工艺示意图。具体实施方式为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。请结合参见图1和图2，图1为本发明的一种17crnimo6材料太阳齿轮的热处理方法流程图，图2为本发明一实施例的热处理工艺示意图。一种17crnimo6材料太阳齿轮的热处理方法包括如下步骤：s1，在气氛炉内对17crnimo6材料工件进行渗碳过程的强渗步骤，维持炉内温度在915℃至925℃，碳势在1.3%cp，温度保持时间在135至155分钟。如图2所示，在一实施例中，在强渗步骤中维持炉内温度在920℃；在强渗步骤中温度保持时间为145分钟。s2，在气氛炉内对该工件进行渗碳过程的高温扩散步骤，维持炉内温度在915℃至925℃，碳势在0.8%cp，温度保持时间在145至165分钟。如图2所示，在一实施例中，在高温扩散步骤中维持炉内温度在920℃；在高温扩散步骤中温度保持时间为155分钟。s3，渗碳过程结束后的降温步骤，该工件随炉降温至820℃，并保持60至70分钟。如图2所示，在一实施例中，在降温步骤中该工件随炉降温至820℃并保持65分钟。s4，对该工件进行均温淬火步骤，该均温淬火步骤为油淬，淬火油温度控制在75℃。s5，进行低温回火步骤，其中回火温度控制在175℃，回火持续时间在180至210分钟。在不同的实施例中，在低温回火步骤s5之后还包括对该工件出炉空冷的步骤。在实际应用中，气氛炉可使用德国ipsen炉，淬火介质可选用德润宝277淬火油。在气氛炉内的渗碳过程工艺气氛为氮气、丙烷和空气。通过本发明的热处理工艺可使材料为17crnimo6的二级太阳轮参数达到如下技术要求：有效硬化层深度0.9-1.3mm，心部硬度35-45hrc，表面硬度58-62hrc,碳化物k1-4级，马氏体m1-5级，残余奥氏体a1-5级；金相组织符合国际标准要求，杜绝渗层有缺陷组织的出现。本发明通过长时间扩散来解决原来直接一次淬火碳化物和残余奥氏体的等级偏高问题，省去了现有技术中间高温回火的步骤。尤其是到了扩散期，需要要把碳势降到0.8%cp左右，并保持一合理的时间，使碳化物得到充分分解。下面以化学成分如下的17crnimo6合金钢为例，进行三组关于渗碳时间选择的比较试验。碳（c）：0.184；铬（cr）：1.726；镍（ni）：1.568；钼（mo）：0.324；硅（si）：≤0.211；锰（mn）：0.512；硫（s）：≤0.011；磷（p）：≤0.025。对比组一：设定渗碳层深度1.1mm，强渗阶段920℃，碳势cp=1.3%，高温扩散阶段920℃，碳势cp=0.8%，强渗至80%（约170min），扩散至98.5%（约95min），渗碳结束后降温、均温淬火，低温回火后热处理工艺结束，该工艺流程时长共915分钟，请参见图3。对比组二：设定渗碳层深度1.1mm，强渗阶段920℃，碳势cp=1.3%，高温扩散阶段920℃，碳势cp=0.8%，强渗至70%（约135min），扩散至98.5%（约235min），再加上降温、均温淬火、低温回火，该热处理工艺流程共需1030分钟，请参见图4。本发明的实施例组：设定渗碳层深度1.1mm，强渗阶段920℃，碳势cp=1.3%，高温扩散阶段920℃，碳势cp=0.8%，强渗至78%（约145min），扩散至98.5%（约155min），再加上降温、均温淬火、低温回火，本发明的热处理工艺流程共需970分钟，请参见图2。下表为经上述不同热处理工艺后太阳齿轮的检测结果。组别有效硬化层/mm心部硬度/hrc表面硬度/hrc碳化物等级马氏体等级残留奥氏体等级生产周期对比组一0.924258.54级4级5级915min对比组二0.984261.51级3级3级1030min实施例组0.974160.51级3级3级970min综合参照考虑上述实验数据与结果，随着扩散时间从80%一直延长到78%、70%的过程，最终保持扩散至98.5%不变，17crnimo6材料工件的心部硬度和表面硬度先增加再降低，材料中的碳化物等级、马氏体等级、残留奥氏体等级先显著降低，然后保持在一定的等级范围内。结合表中检测出17crnimo6太阳轮齿轮在改进热处理工艺后的各项指标，可得出以下结论：对比组一相对来说有效硬化层以及硬度都相差不大，但是碳化物、马氏体以及残留奥氏体的等级相对差距较大，不能满足技术要求；对比组二各项指标都相对较好，符合生产技术要求，但生产周期较长；综合考虑产量和成本优势，最终发现本发明的实施例组的改进最为合适。本发明的一种17crnimo6材料太阳齿轮的热处理方法，采用改良后的渗碳工艺，控制齿轮在渗碳过程中强渗期和扩散期的时间，达到提高产量和节约产能的目的。本发明不仅在技术要求上可满足需求，同时在质量得到保证的前提下大大缩短了生产周期，提高了生产效率，降低了生产成本，且产品质量有保障。本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。当前第1页12