[发明专利]一种金属工件热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属工件热处理工艺，尤其涉及一种提高工件耐疲劳点蚀磨损的热处理工艺。

背景技术

125男式跨骑摩托车发动机的一般工作原理是在汽缸内由混合空气和燃料（通常是汽油）的混合气压缩并点燃后形成爆炸，带动曲轴运转提供动力，即热能转化为动能的过程；然后曲轴通过初级齿轮把动力再通过主轴/副轴的不同档位的不同速比，以低转速到高转速将动力传递到副轴上主动输出齿轮，然后再通过链条驱动后轮运转，达到摩托车行走的目的。那么作为主/副轴传动机构主轴上的五档齿轮就是传递高转速动力的重要部件，该齿轮在传递动力及改变速度的运行过程中，一对啮合齿面之间既有滚动，又有滑动，而且齿根部还将受到脉动或交变弯曲应力的作用，这些应力主要有三种：摩擦力、接触应力和弯曲应力。

由于常在高转速、高功率载荷、多种应力作用状态下服役，因此齿轮极易产生疲劳点蚀磨损，在该领域，因为该故障的导致的发动机异响的发生率比较高。所以在男式跨骑车摩托车发动机检验中必须经过发动机台架耐久后符合国家标准要求才可以作为合格品上市。尤其某些125男式跨骑车在开发时，由于有比一般125男式跨骑车功率高（8.5KW）、五档齿轮比一般125男式跨骑车五档齿轮齿的宽度小（小1mm）的特点，这样齿轮上的单位负荷及应力非常大，这就导致齿轮更容易产生耐久点蚀磨损，所以在开发过程中就出现了发动机台架耐久后出现疲劳点蚀磨损的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属工件热处理工艺，通过改善预热、强渗、扩散和淬火工艺，从而改善齿轮点蚀磨损。本发明所要解决的问题是现有技术中齿轮易出现疲劳点蚀磨损的不足。

本发明金属工件热处理工艺，步骤包括：

步骤1，将待处理工件770±5℃和保护气存在条件下预热；

步骤2，升温至870±5℃进行碳氮共渗，其中，强渗阶段碳势控制为1.15%~1.25%，扩散阶段碳势控制为1.05%~1.15%；然后降温至830±5℃进行保温，保温阶段结束碳势控制在0.90%~1.05%；

步骤3，120±5℃条件下进行淬火；

步骤4，180±10℃条件下进行回火，冷却。

本发明上述热处理工艺中，各流程所需时间根据不同渗层深度而变化，本发明优选为如下时间：

本发明上述热处理工艺，步骤1中，预热时间为25±5分钟。

本发明上述热处理工艺，步骤2中，强渗阶段时间为130±5分钟；扩散阶段时间为45±5分钟；保温阶段时间为30±5分钟。

其中，强渗阶段的前30±5分钟为均温阶段，后95±5分钟为正式强渗阶段。

本发明上述热处理工艺，步骤3中，淬火阶段时间为30±5分钟。

本发明上述热处理工艺，步骤4中，回火时间为180±5分钟。

根据本发明所述热处理工艺的一种优选实施方式，步骤2中，氮源由氨气提供，碳源由甲醇和丙烷提供。

更为优选地，所述甲醇在预热开始阶段通入，直至保温阶段结束时停止；所述氨气在强渗开始阶段通入，直至降温至保温阶段时停止。

本发明上述热处理工艺，其中，甲醇流量为2~3.8L/min；并通过丙烷调节热处理环境中的碳势。

发明人还发现，本发明上述热处理工艺中，氨气流量不同，工件耐久疲劳强度也有所不同，本发明优选地，在强渗阶段，氨气流量为1.5~3L/min，在扩散阶段和扩散后降温阶段流量为1.5~2.5L/min，其余阶段不通氨气。

本发明上述热处理工艺，步骤3中，淬火完成后进行沥油，时间为20±5分钟，温度可以是常温或室温。

本发明金属工件热处理工艺，取消了现有热处理工艺技术中的500℃预氧化过程，并增加了保护气氛下的预热阶段，并通过控制强渗、扩散和保温阶段的碳势，从而使处理后的主轴五档齿轮强度更高，经耐久测试，无点蚀状况出现；说明本发明热处理方法很好的解决了主轴五档齿轮耐久点蚀磨损的问题。同时本发明热处理工艺还可以用于其它金属齿轮等工件的热处理，以提高强度。

附图说明

图1为本发明热处理工艺曲线图。

具体实施方式

本发明金属工件热处理工艺，步骤包括：

步骤1，将待处理工件770±5℃和保护气存在条件下预热；

步骤2，升温至870±5℃进行碳氮共渗，其中，强渗阶段碳势控制为1.20±0.05%，扩散阶段碳势控制为1.10±0.05%；然后降温至830±5℃进行保温，保温阶段碳势控制在0.90%~1.05%；