[發明專利]一種齒輪的滲碳淬火方法

無效

• 申請號: 201210011510.X
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102605378A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 郭秋彥;劉光裕;李莉;劉強;楊安志;趙福全
• 申請（專利權）人: 浙江吉利汽車研究院有限公司;浙江吉利控股集團有限公司
• 主分類號: C23F17/00
• 分類號: C23F17/00;C21D9/32;C21D1/18;C23C8/22
• 代理公司: 臺州市方圓專利事務所 33107
• 代理人: 張智平

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，涉及一種鐵的冶金，特別是一種齒輪的滲碳淬火方法。

背景技術

隨著汽車工業的發展，輕量化已經是汽車業的發展趨勢，因此提高汽車零部件強度的技術、工藝越來越受到汽車行業的重視。由于汽車零部件大多需要采用高強度和耐磨的材料，所以發動機、驅動系統中的齒輪、齒軸等部件均采用滲碳淬火工藝。

在生產過程中，滲碳淬火的工件表面層中經常出現連續或不連續的網狀或塊狀黑色組織，而此處恰好不是表層壓應力最大的區域，已被公認是由于內氧化而貧合金化元素導致形成屈氏體類組織，也被稱為非馬氏體組織，一旦形成此類組織，其后果是降低表面硬度和耐磨性以及疲勞極限等性能指標。因此國內外知名的汽車制造廠家大都對非馬氏體層厚度有明確的規定，如德國波爾特、奔馳、寶馬公司要求齒輪非馬氏體層厚度必須在3μm以下。

現有滲碳淬火工藝常用的主要有以下幾種：①滲碳預冷后，直接淬火。②滲碳空冷后一次淬火。現有的技術方案①淬火后滲層中殘余奧氏體量偏高，尤其對于本質粗晶粒鋼，表面易形成網狀碳化物，表面硬度難以達到技術要求。方案②比方案①性能有所改善，但對于力學性能要求較高的關鍵零部件仍然很難滿足技術要求。為此通常采用在滲碳淬火后磨齒，但磨齒會將壓應力轉成拉壓力，對工件的機械性能不利；或進行噴丸強化，但該壓應力在高速旋轉生熱中衰減，影響其機械性能。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種齒輪表面殘余奧氏體含量和非馬氏體層厚度低的滲碳淬火方法。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種齒輪的滲碳淬火方法，其特征在于，本方法依次按滲碳、預冷淬火、高溫回火、二次淬火和低溫回火步驟進行。

在上述的齒輪的滲碳淬火方法中，所述的滲碳的溫度范圍為900～950℃。

在上述的齒輪的滲碳淬火方法中，所述的預冷淬火由依次為預冷和淬火兩個步驟組成或由依次為預冷、淬火和清洗三個步驟組成。淬火結束后進行清洗，防止淬火油中的雜質或淬火油高溫加熱后在工件表面形成附著的固體物。

在上述的齒輪的滲碳淬火方法中，所述的二次淬火的溫度值略低于預冷淬火的溫度值。

滲碳是將工件置入具有活性滲碳介質中，加熱并保溫，使滲碳介質中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳，心部仍保持原有成分。經過滲碳的齒輪表面具有很高的硬度，進而提高了耐磨程度。

預冷淬火降低了齒輪的溫度，以降低齒輪表面殘余奧氏體含量和降低齒輪內應力，以及能細化晶粒。同時使過冷奧氏體進行馬氏體或貝氏體轉變，得到馬氏體或下貝氏體組織，然后配合高溫回火，以大幅提高齒輪的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等，從而滿足齒輪的使用要求。齒輪在淬火后仍有較多的殘余奧氏體，通過二次淬火能使殘余奧氏體轉變從而提高鋼的硬度。經過低溫回火的齒輪具有高硬度和高耐磨性。

工件滲碳后，表面碳含量升高，C曲線下移，組織轉變溫度相應降低。因此二次淬火的溫度值略低于預冷淬火的溫度值可防止殘余奧氏體量的增多，有效防止晶粒長大和降低內應力及熱應力。

在上述的齒輪的滲碳淬火方法中，所述的預冷是將齒輪預冷至820～860℃，保溫30～45分。

在上述的齒輪的滲碳淬火方法中，所述的淬火是將齒輪浸入淬火油中；所述的淬火油的溫度保持在50～80℃，并攪拌淬火油。

在上述的齒輪的滲碳淬火方法中，所述的清洗是利用汽油進行。

在上述的齒輪的滲碳淬火方法中，所述的高溫回火是將齒輪加熱到500～650℃，并保溫適當的時間。根據零件的質量和數量進行長時間的回火，必須保證零件的均溫性。

在上述的齒輪的滲碳淬火方法中，所述的高溫回火在預冷淬火之后4小時之內進行。及時進行高溫回火處理能防止工件開裂。

在上述的齒輪的滲碳淬火方法中，所述的二次淬火是先將齒輪加熱到780～820℃并保溫適當的時間，然后將齒輪浸入淬火油中。保溫時間根據零件的數量和質量制定，但必須保證透熱和均溫。

在上述的齒輪的滲碳淬火方法中，所述的低溫回火是將齒輪加熱到160～200℃并保溫適當的時間。

在上述的齒輪的滲碳淬火方法中，所述的低溫回火是先將齒輪利用汽油進行清洗，然后將齒輪加熱到160～200℃并保溫適當的時間。在此工序中保溫時間盡量延長，以保證工件的性能和應力的消除。