[发明专利]渗碳齿轮的补渗返修热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热处理方法，特别涉及一种渗碳齿轮的补渗返修热处理方法，属于热处理技术领域。

背景技术

近年来，随着列车的提速对机车的性能提出了新的挑战，从而对机车齿轮性能也提出了更高的要求。要求齿轮应具有足够的强度和冲击韧性，以保证在最高速度与载荷下，绝对安全可靠；要求齿轮表面具有优良的硬度和耐磨性，从而保证有良好的接触疲劳性能，提高齿轮寿命，因此，世界各国都十分重视机车齿轮的材料与工艺研究开发。

但是，由于齿轮在运转过程中相互啮合的齿面之间既有滚动又有滑动，同时齿轮还受脉冲应力和交变弯曲应力的作用，因此要求齿轮需经过热处理以具有良好的硬度、耐磨性、抗疲劳性能。

目前，齿轮表面强化最主要的热处理方法为渗碳淬火和感应淬火，而采用渗碳淬火工艺的齿轮在热处理过程中炉温因波动偏下差、炉内气氛因波动偏下差、炉子密封性不良等原因，都易产生渗碳层深度不够的缺陷，需要采取补渗的返修方法。

现有的补渗返修热处理方法，如附图2所示，依次为将工件进回火炉高温回火，进渗碳炉补渗，进缓冷坑冷却，进回火炉高温回火，加热淬火，清洗，再进回火炉低温回火，出炉冷却。该方法中的补渗步骤通常采用恒温恒碳势渗碳，渗碳温度采用930±5℃，渗碳的碳势CP采用0.85±0.03C%，该方法能够修复渗碳层深度不够的问题。

但它存在如下不足：

1，渗碳后获得的渗碳层的碳浓度梯度不平衡，影响了齿轮最终的硬度、耐磨性和抗疲劳性。

2，齿轮的高温加热、冷却次数为四次，再加上叠加了两次渗碳变形和淬火变形，因而齿轮的变形大。

3，两次渗碳后出炉冷却，易加重表面氧化、脱碳，淬火后表面组织中易存在黑色组织，降低了齿轮的表面硬度，抗疲劳性能，缩短了使用寿命。

4，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，有必要新开发一种渗碳齿轮的补渗返修热处理方法。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种过程简化的、且能够得到更好综合力学性能的渗碳齿轮的补渗返修热处理方法。

本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：

一种渗碳齿轮的补渗返修热处理方法，包括如下步骤：

S1，高温回火步骤:将待处理的齿轮置入回火炉内加热至650±30℃保温3﹣4小时，出炉冷却；

S2，补渗步骤：将回火后的齿轮置入渗碳炉内，在T₁温度、a碳势条件下进行t₁时间的高温高碳势渗碳，接着在T₂温度、b碳势条件下进行t₂时间的低温低碳势渗碳；

S3，淬火步骤：将经过渗碳的齿轮降温至830±10℃保温1﹣2小时，出渗碳炉后置入65-95℃的热油中进行淬火；

S4，低温回火步骤：将经过淬火的齿轮置入回火炉中加热至160-220℃，并保温3-4小时，随后，出炉空冷。

优选的，所述的渗碳齿轮的补渗返修热处理方法，其中：所述T₁温度为900±5℃，所述a碳势CP为0.95±0.03C%；所述T₂温度为880±5℃，所述b碳势CP为0.75±0.03C%。

优选的，所述的渗碳齿轮的补渗返修热处理方法，其中：在所述S2，补渗步骤中，通过调节渗碳剂流量来控制碳势从a值调整为b值。

优选的，所述的渗碳齿轮的补渗返修热处理方法，其中：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，所述的渗碳齿轮的补渗返修热处理方法，其中：所述t₁时间、t₂时间均满足如下公式：渗碳时间t_n=（δ/K）²，式中:n=1或2，δ为补渗深度（mm），K为渗碳温度系数，从上式可以看出，渗碳时间和要达到的补渗深度呈正比。

优选的，所述的渗碳齿轮的补渗返修热处理方法，其中：所述t₁时间为2-3小时，所述t₂时间为3-4小时。

优选的，所述的渗碳齿轮的补渗返修热处理方法，其中：所述S3，淬火步骤中，控制渗碳炉的碳势与低温低碳势渗碳阶段的碳势相同。

优选的，所述的渗碳齿轮的补渗返修热处理方法，其中：在所述S3，淬火步骤和S4，低温回火步骤之间还包括S5，清洗步骤:将淬火后的齿轮在50-60℃清洗液中进行清洗。