專利名稱：重型汽車齒輪滲碳淬火工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬材料熱處理工藝，特別是一種重型汽車齒輪滲碳淬火工藝。
背景技術：
重型汽車齒輪通過滲碳淬火，能夠改變內部組織，提高零件的耐磨性、強度及疲勞極限，充分發揮材料的潛在性能。傳統的滲碳淬火工藝，其過程一般分為滲碳、擴散、降到淬火溫度Ac3以上(Ac3+(30～50)℃)、保溫、淬火5個階段；或采用滲碳擴散后空冷再加熱到淬火溫度，保溫、淬火；或采用二次淬火的工藝，這些工藝或單獨解決了內在組織質量問題或單獨解決了產品熱處理變形問題，沒有同時解決滲碳齒輪的內在組織質量和外在變形問題。該類工藝的不足是零件在滲碳淬火后獲得的內在金相組織不均勻，級別偏高甚至超差；外在變形無規律難以控制，往往出現變形超出技術要求的現狀。導致齒輪性能降低并出現早期疲勞損壞。

發明內容本發明針對重型汽車齒輪現有滲碳工藝的不足，提供了一種提高產品內在質量、降低產品無規律變形傾向、可控性強、穩定可靠的重型汽車齒輪滲碳淬火工藝。
為了解決上述技術問題，本發明包括依次進行的如下工藝步驟滲碳、擴散、降溫至Ac1-(30～50)℃、升溫至Ac3+(30～50)℃保溫、淬火。
為使工件可獲得較好的內在質量及外在質量，擴散溫度為920±10℃，保溫時間為60-90min，滲碳使用滲碳劑為氮-甲醇-丙烷或天然氣-RX氣。
本發明工藝的實施可按以下步驟a.根據工件技術要求按本發明工藝曲線編制滲碳淬火工藝程序。
b.通過PVH碳控儀系統輸入滲碳淬火工藝程序并編號。
c.工件裝爐。
d.選定編制的滲碳淬火工藝程序號并執行，進行零件滲碳及淬火處理，各階段的工藝時間根據齒輪技術要求的滲碳層深度確定。
e.滲碳淬火工藝程序執行完畢，發出結束信號，零件出爐。完成工件滲碳淬火工藝。
本發明有益效果是本發明在工件滲碳淬火過程中，采用滲碳、擴散后降溫至Ac1以下即Ac1-(30～50)℃，再升到Ac3以上即Ac3+(30～50)℃保溫，然后進行淬火。這種工藝，從滲碳、擴散溫度920±10℃直接降到Ac1-(30～50)℃，由于降溫速度較快，工件組織能夠得到很好的細化，工件內部及滲層范圍存在均勻的珠光體及細小塊狀的鐵素體，該組織在升到Ac3以上即Ac3+(30～50)℃并保溫后進行淬火，極細長的碳化物很容易溶解、擴散形成細小的顆粒狀碳化物，同時珠光體及鐵素體組織的均勻化，使得奧氏體中溶解的飽和的碳化物細小，淬火后得到細針狀馬氏體及彌散分布的顆粒狀碳化物。由于組織應力和熱應力的影響減小，從而減少了淬火冷卻過程中的變形，提高了產品內、外在質量，克服了傳統工藝或內在質量差或外在變形超差的弱點。本發明的滲碳淬火工藝，工件可獲得良好的內在質量及外在質量，工件在服役過程中可獲得更高的使用壽命。


圖1為本發明實施例中重型汽車從動錐齒輪的結構示意圖。
圖2為本發明的工藝曲線示意圖。
其中，圖中a為升溫排氣階段；b滲碳擴散階段(b1為滲碳階段，b2為擴散階段)；c為降溫階段；d為升溫階段；e為保溫階段；f為淬火階段。
具體實施方式
本具體實施例為一件如圖1所示的重型汽車從動傘齒輪的滲碳淬火工藝，單件重量為9Kg，模數為10，齒數為33，材料為22CrMoH，該材料的奧氏體開始轉變溫度即Ac1為730℃；完全奧氏體化溫度即Ac3為785℃。產品技術要求有效滲碳層深為0.9-1.2mm，淬火后表面硬度為HRC59-63，心部硬度為HRC33-48，金相組織符合ZBJ04001-88汽車齒輪金相滲碳標準，外在變形如圖1所示。
如圖2所示，本具體實施例包括依次進行的如下工藝步驟升溫排氣，見圖2中a階段；滲碳見圖2中b階段中的b1階段；擴散，見圖2中b2階段；降溫至Ac1-(30～50)℃，見圖2中c階段；升到淬火溫度Ac3+(30～50)℃保溫，見圖2中d階段；淬火，見圖2中f階段。
本具體實施例使用設備為一臺可控氣氛密封箱式多用爐，裝爐量為84件。時間、碳勢、溫度等參數可在PVH系統的程序內設定并執行。時間由時間繼電器控制；碳勢由碳控儀控制；功率由KT系列調功器控制，并通過調功器控溫，溫度信號由熱電偶傳遞；滲碳劑為氮、甲醇和丙烷，其中氮和甲醇為稀釋劑，滲碳時滴量為3000ml/h；丙烷為富化氣，滲碳時維持在4-6L/min；滲碳溫度920±10℃，冷卻到690±10℃，淬火溫度為825±10℃。試塊采用與產品材料、模數、加工方式相同、具有3個齒的齒塊。按圖2所示工藝曲線編制表1所示滲碳淬火工藝程序，然后執行，直到程序結束，自動完成滲碳淬火工藝。
該爐工件經過清洗、回火、表面清理等輔助工序的處理，對齒塊及1件產品進行剖檢，檢查內在質量全部合格并明顯提高。對其余83件從動輪外在變形檢查，符合圖1技術要求的有79件，即采用該工藝變形合格率達95％，效果明顯好于普通滲碳淬火工藝合格率50-70％的水平。其余4件可二次加熱用淬火壓床進行返修。
重型汽車齒輪滲碳淬火新工藝，采用碳勢擴散后降低到Ac1以下的溫度再升到淬火溫度Ac3以上保溫并淬火，有效減少了淬火冷卻過程中的變形，提高了產品內、外在質量。該發明適用于箱式爐、井式爐等相關滲碳設備，適合于重型汽車齒輪類滲碳。
表1
注TS＝1，控制丙烷流量電磁閥關；TS＝2，控制丙烷流量電磁閥開，TS＝7程序再輸。
權利要求
1.一種重型汽車齒輪滲碳淬火工藝，其特征在于包括依次進行的如下工藝步驟滲碳、擴散、降溫至Ac1-(30～50)℃、升溫至Ac3+(30～50)℃保溫、淬火。
2.根據權利要求1所述的重型汽車齒輪滲碳淬火工藝，其特征在于擴散溫度為920±10℃，保溫時間為60-90min，滲碳使用滲碳劑為氮-甲醇-丙烷或天然氣-RX氣。
全文摘要
本發明公開了一種重型汽車齒輪滲碳淬火工藝，本工藝包括依次進行的如下工藝步驟滲碳、擴散、降溫至Ac
文檔編號C21D9/32GK101029398SQ20071001400
公開日2007年9月5日 申請日期2007年3月21日 優先權日2007年3月21日
發明者朱連光, 宋克偉, 宋軍, 燕麗娜 申請人:中國重汽集團濟南技術中心有限公司