[发明专利]大型重载齿轮渗碳淬火方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热处理方法，特别涉及一种大型重载齿轮的渗碳淬火方法，属于热处理技术领域。

背景技术

齿轮是减速器及传动机构中常用的传动零件之一，主要用来支承传动零部件以及传递扭矩和承受载荷。在运转过程中，齿轮相互啮合的齿面之间既有滚动又有滑动，既受脉冲应力又受交变弯曲应力，因此齿轮需经过热处理以具有良好的硬度、耐磨性、高的弯曲疲劳强度和抗冲击能力。

大型重载齿轮尺寸大、承载重、受冲击力强，则其安全性能要求更高，使用时除了应具有良好的表面硬度，优良的耐磨性能，还应有较高的抗过载能力，高尺寸精度和运转中的低噪音性能。

如图2所示，现有的大型重载齿轮渗碳淬火方法为：进渗碳炉升温升碳势至强渗阶段，强渗一段时间（9-11h）后恒温降碳势至扩散阶段，又经过一段时间（9-11h）的扩散后预冷至出炉温度并保温一段时间（1-2h），出炉后进缓冷坑冷却到室温，再进回火炉进行高温回火（650℃），再出炉进风冷坑冷却到室温，再重新加热淬火，淬火介质为油质淬火剂，最后经过两次低温回火（160-220℃）空冷至室温。

该渗碳淬火热处理方法能有效地细化晶粒，降低残余奥氏体含量，提高齿轮表面硬度。但它存在如下不足：

1，高碳势的强渗时间长，渗碳炉内易产生炭黑，齿轮表面组织中易出现网状或大块状碳化物，易引起齿轮表面早期开裂；

2，大型齿轮在加热和降温过程中内外产生的热应力大，淬火在60℃的油剂中进行，内外产生的组织应力大，因而导致齿轮的变形大；

3，渗碳后出炉进缓冷坑冷却，极易引起表面氧化、脱碳，淬火后表面组织中存在黑色组织，降低了齿轮的抗疲劳性能，缩短了使用寿命；

4，渗碳后冷却到室温再高温回火，再冷却到室温再加热淬火，热处理生产周期长，生产效率低，能耗大。

为了解决上述技术问题，有必要新开发一种新的大型重载齿轮的渗碳淬火热处理方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有的大型重载齿轮渗碳淬火热处理方法周期长，能耗高，变形大，易产生黑色组织和有害碳化物的缺点，提供一种优化的大型重载齿轮渗碳淬火热处理方法。该新方法既能缩短方法周期，提高生产效率，节约能耗，又能有效控制齿轮的变形量，优化齿轮表面的金相组织。

本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：

一种大型重载齿轮渗碳淬火方法，包括如下步骤：

S1、分段式升温均温步骤，将齿轮置于渗碳炉内加热至650±30℃均温一段时间t_均温，继续升温至830±30℃均温一段时间t_均温，再升温至930±10℃；

S2、碳势逐级降低渗碳步骤，向渗碳炉内通入渗碳剂开始渗碳，首先为高碳势强渗阶段，控制碳势CP为1.25±0.05C%；再为降低碳势强渗阶段，控制碳势CP为1.15±0.05C%，然后为低碳势扩散阶段，控制碳势CP为0.85±0.05C%，再为降低碳势扩散阶段，控制碳势CP为0.75±0.05C%，每个阶段均维持一段渗碳时间t_渗碳；

S3、分段式降温均温步骤，将齿轮冷却至830±30℃均温一段时间t_均温，继续冷却至650±30℃保温3﹣4小时；

S4、分级淬火步骤，将齿轮升温至830±10℃保温1﹣2小时，出渗碳炉后进入盐浴炉分级淬火；

S5、低温回火步骤，将齿轮放在回火炉中加热至160-220℃，并保温3-4小时，然后出炉空冷至室温。

优选的，所述的分段式升温均温步骤、分段式降温均温步骤中，均温时间t_均温=α×K×D，式中α为加热系数（min/mm），D为工件有效厚度（mm），K为工件装炉条件修正系数。

进一步优选的，所述的分段式升温均温步骤、分段式降温均温步骤中，均温时间t_均温为1﹣2小时。

优选的，所述渗碳剂为甲醇、乙烷、丙烷、乙醇、丙醇、醋酸乙酯的任意一种或多种。

优选的，所述的碳势逐级降低渗碳步骤中，所述的渗碳时间t_渗碳=（δ/K）²，式中δ为渗层深度（mm），K为渗碳温度系数。