[发明专利]一种用于风力发电的风电齿轮的渗碳方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属热处理领域，具体涉及一种用于风力发电的风电齿轮的渗碳方法。

背景技术

在传统能源日益枯竭的情况下，风能作为一种可再生、无污染、能量大、前景广的清洁能源越来越受到世界各国的重视，而利用风能进行发电是风能利用的一种重要途径。目前，大力发展风力发电技术已经成为世界各国的战略选择。

风力发电的基本原理是将风的动能转变为机械能，再把机械能转化为电能。风力发电所使用的装置称为风力发电机组。通常，风力发电机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，长时间经受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，而且还需要经受酷暑严寒和极端温差的影响。此外，由于风力发电机组所处的自然环境交通不便，维修困难，故对风力发电机组的零部件的可靠性和使用寿命都提出了比一般机械零件高的多的要求。在风力发电机组中，风电齿轮是重要的核心部件，其使用寿命直接决定着整个风力发电机组的寿命。在制备风电齿轮的过程中，需要对其进行热处理以提高其力学性能。

目前，典型的用于制备风电齿轮的材料是美国牌号为4320H钢，相当于国内的G20CrNi2Mo，其主要成分以重量百分计包括：0.17％～0.23％的C、0.15％～0.35％的Si、0.40％～0.70％的Mn、0.35％～0.65％的Cr、0.20％～0.30％的Mo、1.55％～2.00％的Ni、≤0.025％的P、≤0.015％的S，余量Fe。该材料经过渗碳处理后，表面具有很高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而且心部还能保持良好的韧性，能承受高的冲击负荷。

现有技术中，对风电齿轮进行渗碳处理时，通常采用传统的井式炉深层渗碳方法，即将风电齿轮埋放在井式炉中，然后加热至渗碳温度后，在碳势气氛下完成渗碳处理。相对于密封箱式炉，采用井式炉渗碳的缺点包括，渗碳气氛的均匀性和温场的均匀性上要差一些，而这其中最重要的缺点是，因为井式炉的加热室和淬火油槽是分开的，不是一个整体，因而在转移淬火过程中会使高温的风电齿轮暴露于空气中，这样极易在风电齿轮的表面产生氧化层，使得内氧化程度大大加深，从而直接影响了风电齿轮的性能。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种用于风力发电的风电齿轮的渗碳方法，该渗碳方法可以有效控制风电齿轮表面的微裂纹、内氧化。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于风力发电的风电齿轮的渗碳方法，包括：

将待处理的风电齿轮在碳势为0.8％～1.1％的气氛下进行第一次渗碳处理，第一次渗碳处理时间为30小时～40小时；

将所述第一次渗碳处理后的风电齿轮进行第一次淬火处理；

将所述第一次淬火处理后的风电齿轮升温至600℃～660℃进行第一次回火处理；

将所述第一次回火处理后的风电齿轮升温在碳势为0.8％～1.0％的气氛下进行第二次渗碳处理，第二次渗碳处理时间为1小时～4小时；

将所述第二次渗碳处理后的风电齿轮进行第二次淬火处理；

将所述第二次淬火处理后的风电齿轮在150℃～200℃进行第二次回火处理。

优选的，在将所述风电齿轮进行第一次渗碳处理之前还包括步骤：

将所述待处理的风电齿轮在含氧气氛下升温至420℃～470℃进行预氧化处理。

优选的，所述预氧化处理时的保温时间为2～3小时。

优选的，所述第一次淬火处理具体为：

将所述第一次渗碳处理后的风电齿轮冷却至800℃～900℃进行第一次淬火处理。

优选的，将所述第一次渗碳处理后的风电齿轮在碳势为0.75％～0.9％的气氛下冷却至800℃～900℃进行第一次淬火处理。

优选的，所述第一次回火处理时的保温时间为4～6小时。

优选的，所述第二次淬火处理具体为：

将所述第二次渗碳处理后的风电齿轮在碳势为0.85％～0.95％的气氛下冷却至800℃～900℃进行第二次淬火处理。

优选的，所述第二次回火处理时的保温时间为3～4小时。

优选的，所述第一次渗碳处理包括：

a)将风电齿轮在碳势为1.0％～1.2％的气氛下、温度为900℃～970℃的条件下渗碳20小时～24小时；

b)将步骤a)处理后的风电齿轮在碳势为0.9％～1.1％的气氛下、温度为900℃～970℃的条件下渗碳5小时～6小时；

c)将步骤c)处理后的风电齿轮在碳势为0.7％～0.9％的气氛下、温度为900℃～970℃的条件下渗碳7小时～9小时。