大型重載齒輪滲碳淬火方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熱處理方法，特別涉及一種大型重載齒輪的滲碳淬火方法，屬于熱處理技術領域。
【背景技術】
[0002]齒輪是減速器及傳動機構中常用的傳動零件之一，主要用來支承傳動零部件以及傳遞扭矩和承受載荷。在運轉過程中，齒輪相互嚙合的齒面之間既有滾動又有滑動，既受脈沖應力又受交變彎曲應力，因此齒輪需經過熱處理以具有良好的硬度、耐磨性、高的彎曲疲勞強度和抗沖擊能力。
[0003]大型重載齒輪尺寸大、承載重、受沖擊力強，則其安全性能要求更高，使用時除了應具有良好的表面硬度，優良的耐磨性能，還應有較高的抗過載能力，高尺寸精度和運轉中的低噪音性能。
[0004]如圖2所示，現有的大型重載齒輪滲碳淬火方法為:進滲碳爐升溫升碳勢至強滲階段，強滲一段時間(9-llh)后恒溫降碳勢至擴散階段，又經過一段時間(9-llh)的擴散后預冷至出爐溫度并保溫一段時間(l-2h)，出爐后進緩冷坑冷卻到室溫，再進回火爐進行高溫回火(650°C )，再出爐進風冷坑冷卻到室溫，再重新加熱淬火，淬火介質為油質淬火劑，最后經過兩次低溫回火(160-220°C )空冷至室溫。
[0005]該滲碳淬火熱處理方法能有效地細化晶粒，降低殘余奧氏體含量，提高齒輪表面硬度。但它存在如下不足:
1，高碳勢的強滲時間長，滲碳爐內易產生炭黑，齒輪表面組織中易出現網狀或大塊狀碳化物，易引起齒輪表面早期開裂；
2，大型齒輪在加熱和降溫過程中內外產生的熱應力大，淬火在60°C的油劑中進行，內外產生的組織應力大，因而導致齒輪的變形大；
3，滲碳后出爐進緩冷坑冷卻，極易引起表面氧化、脫碳，淬火后表面組織中存在黑色組織，降低了齒輪的抗疲勞性能，縮短了使用壽命；
4，滲碳后冷卻到室溫再高溫回火，再冷卻到室溫再加熱淬火，熱處理生產周期長，生產效率低，能耗大。
[0006]為了解決上述技術問題，有必要新開發一種新的大型重載齒輪的滲碳淬火熱處理方法。

【發明內容】

[0007]本發明所要解決的技術問題是，針對現有的大型重載齒輪滲碳淬火熱處理方法周期長，能耗高，變形大，易產生黑色組織和有害碳化物的缺點，提供一種優化的大型重載齒輪滲碳淬火熱處理方法。該新方法既能縮短方法周期，提高生產效率，節約能耗，又能有效控制齒輪的變形量，優化齒輪表面的金相組織。
[0008]本發明的目的將通過以下技術方案得以實現: 一種大型重載齒輪滲碳淬火方法，包括如下步驟:
51、分段式升溫均溫步驟，將齒輪置于滲碳爐內加熱至650±30°C均溫一段時間t^s，繼續升溫至830±30°C均溫一段時間t均溫，再升溫至930±10°C ；
52、碳勢逐級降低滲碳步驟，向滲碳爐內通入滲碳劑開始滲碳，首先為高碳勢強滲階段，控制碳勢CP為1.25±0.05C% ;再為降低碳勢強滲階段，控制碳勢CP為1.15±0.05C%，然后為低碳勢擴散階段，控制碳勢CP為0.85±0.05C%，再為降低碳勢擴散階段，控制碳勢CP為0.75±0.05C%，每個階段均維持一段滲碳時間&#碳；
53、分段式降溫均溫步驟，將齒輪冷卻至830±30°C均溫一段時間，繼續冷卻至650±30°C保溫3 - 4小時；
54、分級淬火步驟，將齒輪升溫至830±10°C保溫1- 2小時，出滲碳爐后進入鹽浴爐分級淬火；
55、低溫回火步驟，將齒輪放在回火爐中加熱至160-220°C，并保溫3-4小時，然后出爐空冷至室溫。
[0009]優選的，所述的分段式升溫均溫步驟、分段式降溫均溫步驟中，均溫時間
=α XKXD，式中α為加熱系數(min/mm)，D為工件有效厚度(mm)，K為工件裝爐條件修正系數。
[0010]進一步優選的，所述的分段式升溫均溫步驟、分段式降溫均溫步驟中，均溫時間t均溫為1-2小時。
[0011]優選的，所述滲碳劑為甲醇、乙烷、丙烷、乙醇、丙醇、醋酸乙酯的任意一種或多種。
[0012]優選的，所述的碳勢逐級降低滲碳步驟中，所述的滲碳時間( δ/Κ)2，式中δ為滲層深度(_)，K為滲碳溫度系數。
[0013]進一步優選的，所述的碳勢逐級降低滲碳步驟中，高碳勢強滲階段的滲碳時間ti#保持5-6小時；降低碳勢強滲階段的滲碳時間保持4-5小時；低碳勢擴散階段的滲碳時間保持5-6小時；降低碳勢擴散階段的滲碳時間保持4-5小時。
[0014]優選的，所述的碳勢逐級降低滲碳步驟中，所述碳勢通過調節滲碳劑流量來控制。
[0015]優選的，所述的淬火步驟中，采用的淬火介質為熔融硝鹽，硝鹽浴的成分按質量分數為:55%KN03+45%NaN03。
[0016]優選的，所述的低溫回火步驟中，回火的次數為兩次。
[0017]本發明的技術效果顯著，具體體現為:
1，齒輪在加熱和降溫過程中采用了分段式均溫，使工件各部分的溫度基本趨于一致，降低了大型齒輪內外的熱應力。齒輪在淬火時采用在硝鹽浴中分級淬火，使表層的馬氏體在隨后的空冷過程中完成轉變，降低了淬火烈度，減小了工件的組織應力。通過熱應力和組織應力的共同降低，大幅降低了齒輪的變形量；
2，滲碳過程中的碳勢采用逐級降低法，避免了齒輪在高碳勢下的長時間強滲，有效的減少了滲碳爐內炭黑的形成，避免了齒輪表面網狀、大塊狀碳化物的出現；
3，滲碳后齒輪先冷卻至淬火溫度均溫，再繼續冷卻至高溫回火溫度保溫，再加熱至淬火溫度保溫并出爐淬火，這樣減少了滲碳后的出爐環節，避免了齒輪與空氣接觸，從而降低了齒輪表面氧化、脫碳，減少了淬火后表面組織中的黑色組織；同時，也大幅縮短了熱處理周期，提高了生產效率，降低了能耗。
[0018]以下便結合實施例附圖，對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳述，以使本發明技術方案更易于理解、掌握。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明對大型重載齒輪的滲碳淬火方法示意圖；
圖2為現有技術對大型重載齒輪的滲碳淬火方法示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0021]本發明揭示了一種大型重載齒輪滲碳淬火方法，如圖1所示，包括如下步驟:
1)升溫，將齒輪置于滲碳爐內加熱至650±30°C均溫1- 2小時，繼續升溫至830±30°C均溫1- 2小時，再升溫至930±10°C ;
2)滲碳，向滲碳爐內通入甲醇和丙烷開始滲碳，
首先為高碳勢強滲階段，控制碳勢CP為1.25±0.05C%，保持5-6小時；
再為降低碳勢強滲階段，控制碳勢CP為1.15±0.0