[发明专利]一种超高强度不锈钢齿轮离子渗氮方法

权利要求书

1.一种超高强度不锈钢齿轮离子渗氮方法，其特征在于，步骤包括：

S1、根据超高强齿轮零件尺寸形状设计渗氮工装和仿形工装：

渗氮工装为环形结构，保护齿轮非渗氮面，渗氮工装与齿轮之间间隙不超过0.5mm，确保非渗氮面外表面无渗层；

仿形工装齿形与实际产品外形齿轮一致，缺少4-6个完整的齿结构，将缺少的4-6个完整的齿结构作为试件，安装在仿形工装上，与超高强度不锈钢齿轮外形一致，用来模拟超高强度不锈钢齿轮产品渗氮，以表征齿部的渗氮层性能；

S2、将S1中的渗氮工装及仿形工装采用碳氢清洗剂清洗，再使用无水乙醇擦拭；

S3、将S2中的清洁后的渗氮工装及仿形工装进行真空退火热处理：室温装炉，升温速率为8-15℃/min，真空退火温度为550-650℃，保温1-3h后冷却，待炉温到150℃以下出炉；

S4、采用碳氢清洗剂擦拭齿轮零件的外表面及带有的小孔的位置，然后用无水乙醇擦拭，并用无油压缩空气或氮气吹干；

S5、将S4中齿轮零件装卡于渗氮工装内，调节工装使齿部渗氮部位无遮挡；将试件与仿形工装组合，形成试件与仿形工装组合体；

S6、将S5中组合完成的渗氮工装及齿轮零件、试件与仿形工装组合体均匀分布在离子渗氮炉阴极盘上；

S7、对S6中齿轮零件及试件进行渗氮：

室温入炉，抽真空使炉内真空度优于5Pa，炉内充入氮氢气体，采用等离子轰击齿轮表面，控制阴极盘与炉壁之间电压，在渗氮升温过程中调节电参数，利用辉光对工装轰击加热，调整等离子体的辉光形态，使辉光沿着齿轮的轮廓分布，以满足渗氮层沿齿轮轮廓均匀分布，最终在高强齿轮零件表面及试件上形成氮化层；

S8、将S7中渗氮工装及齿轮零件、试件与仿形工装组合体待降温至50℃以下出炉。

2.根据权利要求1所述的一种超高强度不锈钢齿轮离子渗氮方法，其特征在于，S7中，炉内充入氮氢气体的比例为1.0:5.0～1.0:3.0。

3.根据权利要求1所述的一种超高强度不锈钢齿轮离子渗氮方法，其特征在于，S7中，控制阴极盘与炉壁之间电压为350-550V，电流为30-60A。

4.根据权利要求1所述的一种超高强度不锈钢齿轮离子渗氮方法，其特征在于，S7中，升温速率为5-10℃/min。

5.根据权利要求1所述的一种超高强度不锈钢齿轮离子渗氮方法，其特征在于，S7中，渗氮温度为490℃-510℃。

6.根据权利要求1所述的一种超高强度不锈钢齿轮离子渗氮方法，其特征在于，S7中，渗氮保温时间为8-12h。

7.根据权利要求1所述的一种超高强度不锈钢齿轮离子渗氮方法，其特征在于，S7中，渗氮部位表面硬度HV≥698，渗层深度D_N≥0.05mm。

8.根据权利要求7所述的一种超高强度不锈钢齿轮离子渗氮方法，其特征在于，500倍金相观察渗氮层组织无缺陷，渗氮层脆性为1级。