[發明專利]一種提高滲碳件表面硬度、控制表面組織分散度的工藝

有效

• 申請號: 201611150041.4
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106756756B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 王昱程;高昂;丁盛;石龍婉
• 申請（專利權）人: 常州天山重工機械有限公司
• 主分類號: C23C8/22
• 分類號: C23C8/22;C23C8/80;C21D1/18
• 代理公司: 常州知融專利代理事務所(普通合伙) 32302
• 代理人: 路接洲

本發明涉及一種提高滲碳件表面硬度、控制表面組織分散度的工藝，具體步驟為：將工件放入加熱爐內升溫至650℃，保溫2小時；再將升溫后的工件升溫至800℃，加熱爐內碳勢CP達到0.4C％，保溫2小時；進行滲碳，將再次升溫后的工件升溫至930℃，控制碳勢先為高碳勢強滲階段，后為低碳勢擴散階段，高碳勢強滲階段的碳勢CP為1.20C％、滲碳時間為27小時，低碳勢擴散階段的碳勢CP為0.75C％、滲碳時間為13小時；將工件快冷到650℃，保溫4小時；快冷后的工件進入緩冷坑，降溫至750℃，保溫5～10min，再次快冷到680℃，保溫2.5h，循環2次；最后進行硝鹽淬火回火。本發明工藝通過合理調節滲碳階段的碳勢和表面相變的次數，得到較優的滲碳淬火金相組織，該工藝簡潔有效地實現了滲碳齒輪表面高硬度、細小金相組織的效果。

技術領域

本發明涉及一種氣體滲碳的熱處理工藝方法，尤其是一種提高滲碳件表面硬度、控制表面組織分散度的工藝。

背景技術

化學熱處理時將金屬材料放在一定的介質內加熱、保溫、冷卻，由于濃度差異，使金屬表面改變其化學成分，通過改變材料的表面和內部的金相組織，來控制其性能的一種金屬熱處理工藝。金屬熱處理是機械制造行業中的重要組成部分。

滲碳件中主要包括齒輪和齒軸，它們均是機械傳動中的基礎工件，其性能，壽命直接影響整機的質量指標和運行情況。風電行業的蓬勃發展，對滲碳件的表面硬度及金相組織的要求大大提高，現井式爐鹽浴淬火，往往會出現一些硬度較低、碳化物較長或殘奧較多的質量問題。

越來越多的滲碳件采用18CrNiMo7-6材料，由于這種材料中含有Cr、Mo都是易形成碳化物的合金元素，在碳含量較高的情況下，可能沿晶界形成條狀或網狀碳化物，如圖1所示。現有工藝為：將工件放入加熱爐內升溫至650℃，保溫2小時；再將升溫后的工件升溫至800℃，加熱爐內碳勢CP達到0.4C％，保溫2小時；進行滲碳，將再次升溫后的工件升溫至930℃，高碳勢強滲階段的碳勢CP為1.08C％、滲碳時間為27小時，低碳勢擴散階段的碳勢CP為0.75C％、滲碳時間為18小時；將工件爐冷到650℃，保溫4小時；爐冷后的工件進入緩冷坑，正常硝鹽淬火回火，工件表面硬度在58～60HRC，金相組織有較多的殘余奧氏體和大小不均勻碳化物，如圖2所示；試樣表面硬度如表1所示。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術中之不足，提供一種提高滲碳件表面硬度、控制表面組織分散度的工藝，提高工件表面硬度，控制表面組織的分散度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種提高滲碳件表面硬度、控制表面組織分散度的工藝，針對18CrNiMo7-6材料的滲碳件，具體步驟為：

(1)、將工件放入加熱爐內升溫至650℃，保溫2小時；

(2)、再將升溫后的工件升溫至800℃，加熱爐內碳勢CP達到0.4C％，保溫2小時；

(3)、進行滲碳，將再次升溫后的工件升溫至930℃，控制碳勢先為高碳勢強滲階段，后為低碳勢擴散階段，高碳勢強滲階段的碳勢CP為1.20C％、滲碳時間為27小時，低碳勢擴散階段的碳勢CP為0.75C％、滲碳時間為13小時；

(4)、將工件快冷到650℃，保溫4小時；

(5)、快冷后的工件進入緩冷坑，升溫至750℃，保溫5～10min，再次快冷到680℃，保溫2.5h，循環2次；

(6)、最后進行硝鹽淬火回火，工件表面硬度達到60～62HRC。

改變擴散階段結果后冷卻方式，由爐冷變成快冷，可以快速經過兩相區，緩和鋼件化學元素的偏析情況，在650℃保溫時，滲碳表面的過共析和共析區域開始“孕育”珠光體，過飽和的碳在晶界偏析，與合金元素Cr、Mo等形成條狀或者網狀碳化物。