[发明专利]一种拖拉机车桥用行星轴表面碳氮共渗处理方法

说明书

一种拖拉机车桥用行星轴表面碳氮共渗处理方法，包括助渗预处理，碳氮共渗处理，淬火回火处理；助渗预处理包括表面处理，制备助渗涂覆液，烘干烧结；碳氮共渗所用碳氮共渗剂由碳酸钠、碳酸钡、Mo₃N₂、四氟硼酸钠、氯化钠、氯化钾按质量比30~46:23~36:28~33:1~4:5~9:1~3组成。采用本发明碳氮共渗处理方法得到的拖拉机车桥用行星轴，淬火硬度表面59~63HRC，R/2处48~51HRC，芯部28~30HRC；回火组织表面为S回1~2级，R/2为S回1~2级，芯部为2~3级；疲劳寿命（90%存活率下）60~65万次。

技术领域

本发明涉及一种拖拉机车桥用行星轴表面碳氮共渗处理方法，属于金属表面处理技术领域。

背景技术

车桥行星轴是车辆动力传递系统中的驱动部件，发动机提供的动力通过行星轴传递给齿轮及末端，是车辆最重要的部件之一。车桥行星轴在车辆行驶过程中受力比较复杂，可能同时受到弯曲、扭转、拉压等形式的交变载荷和冲击载荷，尤其像拖拉机这种农用车辆，行驶环境可能是山区丘陵陡坡地段，水田泥泞作业区，平原松软土壤之中，这些恶劣路况下，拖拉机大部分在超负荷工况下运行，其车桥行星轴输出扭矩很大，所以拖拉机车桥行星轴具有的机械强度和机械性能要比一般汽车车桥行星轴高的多，因此如何使拖拉机车桥行星轴具有足够高的耐磨、抗弯、抗扭、抗疲劳强度和韧性是拖拉机生产企业必须攻克的技术难题。

车桥行星轴要获得优异的力学性能，除了避免铸造过程中出现的裂纹、杂质及折叠等破坏金属晶相组织连续性的缺陷以外，还要具备致密的流线状晶相组织，这一般要通过精密的表面热处理和基体热处理工艺来实现，因此热处理工艺成为影响车桥行星轴质量好坏的关键制程因素之一。

中国专利CN105586565A公开了一种轴承套圈强化耐磨的碳氮共渗热处理工艺，依次包括以下步骤：升温，保温，降温，扩散，淬火等待，淬火，漏油，冷冻，回火。本发明能够使轴承套圈具有更高的表面强度，轴承套圈表面耐磨性显著增强，有效提高轴承的使用寿命，降低轴承长久使用所导致的安全隐患。该专利运用气相碳氮共渗方法，主要是为了提高轴承的表面耐磨性，并未提高金属制品的韧性和抗疲劳强度方面的性能。

中国专利CN108754408A公开了一种控制轴承隔环表面硬度的方法，将轴承隔环置于网带炉内进行碳氮共渗热处理，且热处理过程采用阶梯升温、对称加热方式，对热处理后的轴承隔环进行二次机加工，即可，本发明可以动态控制轴承隔环的表面硬度，促使成品的表面硬度和硬化层厚度较均匀。该专利披露的碳氮共渗处理工艺只是针对制品表面硬度的提高，不能同时提高制品的强度、韧性及抗疲劳强度等性能。

综合以上可以看出，针对拖拉机车桥行星轴普遍使用的40Cr合金钢，还未有比较好的碳氮共渗处理工艺以满足拖拉机这一特殊农用机械对行星轴的苛刻使用要求，因此开发一种针对40Cr合金钢材质的碳氮共渗热处理工艺，能够同时提高行星轴制品的强度、韧性和抗疲劳强度对拖拉机车桥生产企业提升产品品质具有关键作用。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种拖拉机车桥用行星轴表面碳氮共渗处理方法，实现以下发明目的：开发出适合40Cr合金钢材质的碳氮共渗处理方法，通过该方法处理后的拖拉机车桥用行星轴能拥有高强度、良好韧性和优异的抗疲劳强度。

为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

一种拖拉机车桥用行星轴表面碳氮共渗处理方法，包括助渗预处理，碳氮共渗处理，淬火回火处理；所述助渗预处理，包括表面处理，制备助渗涂覆液，烘干烧结；

所述制备助渗涂覆液，将酸化的(NH₄)₂MoO₄水溶液滴入Ce₂(SO₄)₃酸液中，滴加完毕后搅拌至澄清透明，然后调节混合液的pH=5.5~6.5，继续搅拌至溶液变成黏糊状，得到助渗涂覆液；