本發明屬于熱處理技術領域，涉及一種有效提高小層深氣體滲碳齒輪硬度梯度的熱處理工藝。

背景技術：

工業生產中常要求小模數齒輪滲碳層層深2.0～2.5mm，現行的小層深氣體滲碳齒輪工藝，往往由于滲碳層深較淺，造成滲碳層的硬度梯度較陡，降低了齒輪表層的抗疲勞強度、耐磨性能等，對齒輪的整體質量及壽命造成了一定影響，一定程度上對資源造成了浪費。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：基于上述問題，本發明提供一種有效提高小層深氣體滲碳齒輪硬度梯度的熱處理工藝。

本發明解決其技術問題所采用的一個技術方案是：一種有效提高小層深氣體滲碳齒輪硬度梯度的熱處理工藝，包括以下步驟：

(1)將齒輪在有機溶劑中清洗，除去齒輪上的油漬及殘物，按照防滲和裝架要求，對齒輪進行合理防滲及裝架，然后將其吊入井式滲碳爐內。

(2)檢查爐蓋蓋好無誤后，調整電壓、電流對井式爐進行升溫，此過程中通入流量15～20m³/h的氮氣，爐內氣氛壓力為100～200Pa，待其溫度升到600～650℃，保溫2～3h。此過程用來保證工件尺寸，防止其產生形位公差。

(3)繼續升溫，溫度處于760～780℃時，打開甲醇閥門，滲氮氣氛壓力為100～200Pa，使甲醇氣化分解，借助其分解氣氛排除爐內空氣，防止造成工件氧化；當溫度升到800℃以上時，打開丙烷閥門，爐內氣氛壓力為300～400Pa，使丙烷氣化分解，借助其分解氣氛排除爐內空氣，防止造成工件氧化。

(4)繼續升溫，爐內氣氛壓力為300～400Pa，溫度達到925～935℃時，第一階段調整強滲碳勢為1.0～1.1％，第二階段調整擴散碳勢為0.7～0.8％，滲碳強滲與擴散時間的比值為2.3～2.5。

(5)滲碳結束后，爐內溫度降到650～655℃，保溫4～5h，使其轉變成珠光體組織更加完全，把工件轉入緩冷坑，緩冷坑中通入流量為15～20m³/h的氮氣，待工件溫度降到250～300℃時，出爐空冷。

(6)待工件空冷1h時，再次工件進爐升溫、保溫、淬火，待淬火后的工件冷到室溫后，對淬火后的工件進行解剖，并作出滲碳層硬度梯度曲線。

對原先的氣體滲碳工藝優化，增大氣體滲碳強滲階段與擴散階段時間的比值，避免出現碳化層硬度梯度較陡的現象。新工藝方法：是通過增大氣體滲碳強滲與擴散時間的比值，強擴比由原先的1.4提高為2.4，增加過共析層的深度，而滲碳層層深基本保持不變，過共析層的深度的增加變向等同高含碳值區深度增加，保證了距滲碳層表面一定深度處的含碳量值，從而保證了相應深度處的有效硬度值，因此新工藝所得齒輪滲碳層硬度梯度變得更加平緩，原強擴比1.4時，滲碳層層深的1.0mm處可達到653HV的硬度值，當新強擴比值為2.4時，滲碳層總層深的1.3mm處便可獲得653HV的硬度值，使其硬度下降梯度變緩，與此同時新工藝所得滲碳層的組織也達到相應的級別要求，沒有導致碳化物級別增大。

本發明的有益效果是：不用附加任何輔助設備，無需更改原有滲碳工藝的碳勢，僅通過改變滲碳階段強滲與擴散時間的比值，以得到有效的硬度梯度曲線，此方法操作簡單容易。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明。

圖1為對比例工藝滲碳處理后齒輪滲碳層的硬度梯度曲線圖；

圖2為實施例工藝滲碳處理后齒輪滲碳層的硬度梯度曲線圖。

具體實施方式

現在結合具體實施例對本發明作進一步說明，以下實施例旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定。

對比例

(1)將齒輪在有機溶劑中清洗，除去齒輪上的油漬及殘物，按照防滲和裝架要求，對齒輪進行合理防滲及裝架，然后將其吊入丼式滲碳爐內。

(2)檢查爐蓋蓋好無誤后，調整電壓、電流對井式爐進行升溫，此過程中通入氮氣流量20m³/h，爐壓設定為150Pa，待其溫度升到630℃，保溫3h，此過程用來保證工件尺寸，防止其產生形位公差。

(3)繼續升溫，溫度處于780℃時，打開甲醇閥門，當溫度升到800℃以上時，打開丙烷閥門。

(4)溫度達到930℃時，第一階段調整強滲碳勢為1.08％，保溫12h，第二階段調整擴散碳勢為0.75％，保溫8h。

(5)滲碳結束后，爐內溫度降到650℃，保溫4～5h，使其轉變成珠光體組織更加完全，隨后把工件轉入緩冷坑，緩冷坑中通入氮氣流量為20m³/h，待其溫度降到300℃時，工件便可出爐空冷。

(6)待工件空冷1h時，再次工件進爐升溫、保溫、淬火，待淬火后的工件冷到室溫后，對淬火后的工件進行解剖，并作出滲碳層硬度梯度曲線。

實施例

(1)將齒輪在有機溶劑中清洗，除去齒輪上的油漬及殘物，按照防滲和裝架要求，對齒輪進行合理防滲及裝架，然后將其吊入丼式滲碳爐內。

(2)檢查爐蓋蓋好無誤后，調整電壓、電流對井式爐進行升溫，此過程中通入氮氣流量20m³/h，爐壓設定為150Pa，待其溫度升到630℃，保溫3h，此過程用來保證工件尺寸，防止其產生形位公差。

(3)繼續升溫，溫度處于780℃時，同時打開甲醇閥門，當溫度升到800℃以上時，打開丙烷閥門。

(4)溫度達到930℃時，第一階段調整強滲碳勢為1.08％，保溫14.5h，第二階段調整擴散碳勢為0.75％，保溫6h。

(5)滲碳結束后，爐內溫度降到650℃，保溫4～5h，使其轉變成珠光體組織更加完全，隨后把工件轉入緩冷坑，緩冷坑中通入氮氣流量為20m³/h，待其溫度降到300℃時，工件便可出爐空冷。

(6)待工件空冷1h時，再次工件進爐升溫、保溫、淬火，待淬火后的工件冷到室溫后，對淬火后的工件進行解剖，并作出滲碳層硬度梯度曲線。

對比例和實施例滲碳工藝處理后工件的性能比較賤表1和表2.

表1不同滲碳工藝處理后滲碳層硬度梯度值

表2不同滲碳工藝處理后金相組織檢測結果

實驗結果：經新工藝滲碳后，由表1可知新滲碳工藝處理處理后其滲碳層層深1.3mm處其硬度值可提高到653HV。對比圖1和圖2可得經實施例滲碳工藝處理后得到的滲碳層硬度梯度較為平緩，由表2所得滲碳層的組織也達到相應的級別要求，此工藝主要的方法是通過增加了過共析層的深度，而共析層與過渡層的深度基本保持不變，從而使高含碳區深度增加，保證了距滲碳層表面1.2mm處的含碳量。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。