[其他]微氮中温气体渗碳工艺

说明书

微氮中温气体渗碳是钢件表面硬化新工艺。普通渗碳淬火后钢件变形较大，碳－氮共渗后易出现异常组织，使钢件寿命降低。本发明采用了合理的滴剂、工艺和其他措施；处理后钢件表面不出现异常组织；齿轮精度损失在一个级差以内，花键孔精度高于Ｄ４．５；从动螺旋罐齿轮的不平度和椭圆度小于０．２０ｍｍ。渗层厚度为０．５０～２．００ｍｍ的钢件都可采用本发明。

本发明是钢件表面强化新工艺，适用于硬化层厚度为0.5～2.0毫米的零件和工模具。

普通渗碳在约920℃温度下进行，钢件变形较大。中温渗碳和碳-氮共渗常用温度为820～880℃，有利于减少变形。但是，中温渗碳因温度低，渗速比普通渗碳低25-50%;而碳氮共渗存在着目前尚未解决的氮势控制问题，若渗层内氮含量过高，则出现异常组织，使旋转弯曲疲劳和接触疲劳分别降低1/2和1/3，钢件使用寿命大幅度降低。

1984年洛阳拖拉机研究所和常州齿轮厂在“东风-12型手扶拖拉机齿轮热处理的变形控制试验报告”中指出：农机齿轮行业工艺难点调查中发现，普遍存在着热处理变形造成齿轮精度降低2-3级的质量问题;减少和控制齿轮花键孔变形是长期以来存在的一个难点，国内的拖拉机齿轮的花键孔一般还难于达到D4.5精度，为此，机械工业部把减少和控制渗碳齿轮的热处理变形列为重点攻关项目。该研究表明，中小模数齿轮宜采用20CrMo钢;淬透性应控制在J30-60/9范围内;正火后齿坯合适的硬度为HB160～180;剃齿刀应修正，以进行反变形加工达到补偿热处理造成的变形;采用碳-氮共渗和热油分级淬火;渗层控制在0.60-1.00毫米。采用上述诸措施后，齿轮热处理后精度损失可控制在1-1.5级（主要是齿向），但齿轮心部硬度低于HRC33。

从动螺旋锥齿轮具有环状或圆盘状的外形，轮齿呈螺旋状，各部位截面厚度相差悬殊，热处理后出现严重的挠曲、椭圆度和螺旋角变化。为了减少变形，此类齿轮渗碳后都采用模压淬火。BacuИbeb等人提出采用各种结构的淬火压床以减少该类齿轮热处理变形的模压淬火的试验结果（MИTOM1983、ИO、3、2-4）。模压淬火不仅需要淬火压床;制造压模;逐件施压淬火，生产效率低;而且齿形和齿向仍有较大变形，使主、从动齿轮配对发生困难。减少该类齿轮热处理变形的模压淬火的试验结果（不施外加压力）是热处理研究者长期以来探索的课题。

本发明的目的是提出一种具有较高渗速、不出现异常组织、更高力学性能、有利于减少和控制齿轮等复杂形状钢件变形的滴剂、工艺和其他措施等;实现螺旋锥齿轮渗碳后自由淬火的表面强化方法。

本发明是以渗碳为主的表面硬化工艺，向渗碳气氛中添加少量供氮组分的目的是为了改善碳由气氛向钢件表面传递的动力学特性，并使渗层含有微量的氮，以增大碳在γ-Fe中的扩散系数及提高渗层的淬透性和避免淬火中在渗层内出现屈氏体。本发明处理后钢件的表面碳和氮含量分别为0.75～0.95%C和≤0.10%N（通常为0.02～0.03%N）。