一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺。
【背景技术】
[0002]汽车变速器(transmiss1n)具有这样几个功用:1)改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利功率较高而油耗较低)的工况下工作；2)在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；3)利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、变速，并便于变速器换档或进行动力输出；4)变速器是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可以加装动力输出器。在分类上有两种方式:按传动比变化方式和按操纵方式的不同来分。
[0003]汽车变速箱齿轮是汽车传动系统中技术要求最高的零部件之一，齿轮在运转过程中，相互啮合的齿面之间既有滚动又有滑动，同时齿轮还受脉冲应力和交变弯曲应力的作用，因此要求齿轮需经过热处理以具有良好的硬度、耐磨性、抗疲劳性能，高尺寸精度，运转中的低噪音性能。
[0004]目前，汽车变速箱齿轮表面强化最主要的热处理方法为渗碳淬火。渗碳是为了增加钢件表层的碳含量和碳浓度梯度，钢件在渗碳介质中加热保温，碳原子渗入表层。渗碳后淬火回火，使零件表面硬度提高、耐磨。然而，现有的渗碳工艺存在有如下不足:1、渗碳温度高，时间长，能耗大；2、变形大；3、存在黑色组织，致使硬度偏低，降低抗疲劳，降低耐磨性，缩短使用寿命。
[0005]对此，目前国内主要存在如下专利文献:
专利公开号:103710714A，公开了汽车变速箱齿轮渗碳淬火的热处理方法，包括:渗碳步骤，将齿轮置于加热炉内，加热炉从室温升到900±5°C以渗碳，渗碳时间3?4小时，且渗碳中的强渗阶段的碳势CP为1.06±0.03C%，扩散阶段的碳势CP为0.85±0.03C% ;淬火步骤，将渗碳后的齿轮冷却至830 ± 5°C，接着均温25?35分钟，然后在90 ± 10°C淬火油中淬火；回火步骤，淬火后的齿轮在165±5°C中进行2?3小时回火。在保证渗碳层质量的前提下，适当降低渗碳温度和淬火温度，提高淬火油温，适当提高渗碳碳势，以产生如下技术效果:不延长渗碳时间，降低能耗；能防止黑色组织产生，以明显提高齿轮表面硬度，耐磨性和抗疲劳强度，减小变形，提高齿轮传动平衡性，降低噪音，提高齿轮使用寿命。然而，该专利仅仅采用渗碳方法对齿轮表面进行热处理，渗碳方式单一，由于渗碳碳势较高，渗碳表层中奥氏体碳含量过高，在降温保温过程中易从奥氏体中析出大块状碳化物，在淬火冷却过程中碳化物易沿奥氏体晶界析出形成网状碳化物，易引起齿轮表面早期开裂；且齿轮的高温加热、冷却次数为两次，叠加了渗碳变形和淬火变形，因而齿轮的变形较大。
【发明内容】
[0006]为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺，所述热处理工艺采用碳氮共渗的方式对倒挡从齿表面进行处理，渗碳和渗氮相结合，提高倒挡从齿表面质量，提高生产效率，降低能耗，节约生产成本。
[0007]为达到上述目的，本发明的技术方案是:
一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺，包括如下步骤:
1)渗碳
将倒挡从齿放于渗碳炉内，渗碳炉炉盖上开设有若干排气孔，炉温940~950°C，向渗碳炉内通入渗碳剂形成渗碳气氛，渗碳过程中，高碳势强渗阶段碳势CP为1.5±0.03C%，低碳势扩散阶段碳势CP为0.80 ± 0.03C% ;
2)碳氮共渗
将渗碳处理后的倒挡从齿冷却至900~940°C，向所述渗碳炉内通入5~8%体积分数的渗氮剂，进行碳氮共渗；
3)淬火
将碳氮共渗处理后的倒挡齿轮冷却至850~880°C，均温30~40min，在110~120°C的淬火油中淬火，淬火过程中先快速搅拌油5~8min，搅拌速度30~40Hz，再慢速搅拌8~10min，搅拌速度 20~30Hz ；
4)清洗
淬火处理后的倒挡从齿放入清洗液清洗，去除表面油渍，清洗液温度60~80°C ;
5)回火
清洗后的倒挡从齿送入回火炉内进行回火处理，回火温度150~200°C，保温1~2小时，回火后空冷至室温，完成所述倒挡从齿的热处理工艺。
[0008]进一步，所述倒挡从齿用钢为20CrMnTi渗碳钢，含碳量为0.17-0.24wt%。
[0009]另，步骤I)渗碳过程中，高碳势强渗阶段指定渗碳时间为3~4小时，低碳势扩散阶段指定渗碳时间为1.5-2小时。
[0010]另有，步骤I)中所用渗碳剂为煤油与酒精的混合物，煤油与酒精的质量比为6~8:
1
[0011]再，步骤I)所用渗碳剂为煤油。
[0012]再有，步骤2)所述碳氮共渗时间为1~3小时。
[0013]且，步骤2)中所用渗氮剂为氮气。
[0014]另，步骤2)中渗氮采取四级步骤:
a.氮势1.8~2.0%，保温 2h ;
b.降低氮势至1.5-1.7%，保温1.5h ；
c.降低氮势至1.0-1.3%，保温1.5h ；
d.降低氮势至1.5-0.8%，保温3h。
[0015]本发明的有益效果在于:
在渗碳步骤，控制渗碳炉内温度及碳势CP，与现有渗碳技术相比，碳势及炉温均有降低，且渗碳周期短，有效降低能耗。增加碳氮共渗步骤，显著提高倒挡从齿的硬度，耐磨性和疲劳强度，并能能防止黑色组织产生，获得均匀的渗碳层，改善渗碳淬火后的渗碳层显微组织，获得最佳金相组织，以明显提高齿轮表面硬度，耐磨性和抗疲劳强度，提高倒挡从齿使用寿命。
【具体实施方式】
[0016]以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据厂家的条件作进一步调整，未说明的实施条件通常为常规实验条件。
[0017]本发明所提供的一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺，包括如下步骤:
1)渗碳
将倒挡从齿放于渗碳炉内，渗碳炉炉盖上开设有若干排气孔，炉温940~950°C，向渗碳炉内通入渗碳剂形成渗碳气氛，渗碳过程中，高碳势强渗阶段碳势CP为1.5±0.03C%，低碳势扩散阶段碳势CP为0.80 ± 0.03C% ;
2)碳氮共渗
将渗碳处理后的倒挡从齿冷却至900~940°C，向所述渗碳炉内通入5~8%体积分数的渗氮剂，进行碳氮共渗；
3)淬火
将碳氮共渗处理后的倒挡齿轮冷却至850~880°C，均温30~40min，在110~120°C的淬火油中淬火，淬火过程中先快速搅拌油5~8min，搅拌速度30~40Hz，再慢速搅拌8~10min，搅拌速度 20~30Hz ；
4)清洗
淬火处理后的倒挡从齿放入清洗液清洗，去除表面油渍，清洗液温度60~80°C ;
5)回火
清洗后的倒挡从齿送入回火炉内进行回火处理，回火温度150~200°C，保温1~2小时，回火后空冷至室温，完成所述倒挡从齿的热处理工艺。
[0018]进一步，所述倒挡从齿用钢为20CrMnTi渗碳钢，含碳量为0.17-0.24wt%。
[0019]另，步骤I)渗碳过程中，高碳势强渗阶段指定渗碳时间为3~4小时，低碳势扩散阶段指定渗碳时间为1.5-2小时。
[0020]另有，步骤I)中所用渗碳剂为煤油与酒精的混合物，煤油与酒精的质量比为6~8:
1
[0021]再，步骤I)所用渗碳剂为煤油。
[0022]再有，步骤2)所述碳氮共渗时间为1~3小时。
[0023]且，步骤2)中所用渗氮剂为氮气。
[0024]另，步骤2)中渗氮采取四级步骤:
a.氮势1.8~2.0%，保温 2h ;
b.降低氮势至1.5-1.7%，保温1.5h ；
c.降低氮势至1.0-1.3%，保温1.5h ；
d.降低氮势至1.5-0.8%，保温3h。
[0025]采用上述处理方法能产生如下技术效果:热处理后的倒挡从齿，有效硬化层深度为1.0~1.5臟，表面硬度为!11^75~80 ;并可防止因内氧化产生黑色组织，获得最佳金相组织。
[0026]需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
【主权项】
1.一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤: 渗碳 将倒挡从齿放于渗碳炉内，渗碳炉炉盖上开设有若干排气孔，炉温940~950°C，向渗碳炉内通入渗碳剂形成渗碳气氛，渗碳过程中，高碳势强渗阶段碳势CP为1.5±0.03C%，低碳势扩散阶段碳势CP为0.80 ± 0.03C% ; 碳氮共渗 将渗碳处理后的倒挡从齿冷却至900~940°C，向所述渗碳炉内通入5~8%体积分数的渗氮剂，进行碳氮共渗； 淬火 将碳氮共渗处理后的倒挡齿轮冷却至850~880°C，均温30~40min，在110~120°C的淬火油中淬火，淬火过程中先快速搅拌油5~8min，搅拌速度30~40Hz，再慢速搅拌8~10min，搅拌速度 20~30Hz ； 清洗 淬火处理后的倒挡从齿放入清洗液清洗，去除表面油渍，清洗液温度60~80°C ; 回火 清洗后的倒挡从齿送入回火炉内进行回火处理，回火温度150~200°C，保温1~2小时，回火后空冷至室温，完成所述倒挡从齿的热处理工艺。2.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺，其特征在于，所述倒挡从齿用钢为20CrMnTi渗碳钢，含碳量为0.17-0.24wt%。3.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺，其特征在于，步骤I)渗碳过程中，高碳势强渗阶段指定渗碳时间为3~4小时，低碳势扩散阶段指定渗碳时间为1.5-2小时。4.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺，其特征在于，步骤I)中所用渗碳剂为煤油与酒精的混合物，煤油与酒精的质量比为6~8:1。5.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺，其特征在于，步骤I)所用渗碳剂为煤油。6.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺，其特征在于，步骤2)所述碳氮共渗时间为1~3小时。7.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺，其特征在于，步骤2)中所用渗氮剂为氮气。8.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺，其特征在于，步骤2)中渗氮采取四级步骤: 氮势1.8-2.0%，保温2h ； 降低氮势至1.5-1.7%，保温1.5h ； 降低氮势至1.0-1.3%，保温1.5h ； 降低氮势至1.5-0.8%，保温3h。
【专利摘要】本发明提供一种汽车变速箱用倒挡从齿的渗碳淬火热处理工艺，包括如下步骤：1)渗碳；2)碳氮共渗；3)淬火；4)清洗；5)回火。所述热处理工艺采用碳氮共渗的方式对倒挡从齿表面进行处理，渗碳和渗氮相结合，提高倒挡从齿表面质量，提高生产效率，降低能耗，节约生产成本。
【IPC分类】C23C8/22, C21D9/32, C21D1/18, C23F17/00
【公开号】CN105177492
【申请号】
【发明人】吕景林, 赵剑忠
【申请人】江苏保捷锻压有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月26日