CN108411093A - 一种降低分动箱中间轴齿轮变形的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低分动箱中间轴齿轮变形的热处理工艺，包括以下步骤：渗碳、淬火、深冷处理和回火。本发明高温、高cp值渗碳、低温淬火与低温深冷处理相结合的工艺，保持了油淬的低变形量兼有高度硬度，从而提高了中间轴齿轮的热后精度(精度达到一级)，保证表面硬度等其他性能，改善了运行的平稳性，提高了零件使用寿命，客户使用后很满意，具有良好的经济、社会效益。

Description

一种降低分动箱中间轴齿轮变形的热处理工艺
技术领域
本发明涉及低温渗碳淬火、深冷、低温回火的技术领域，具体是一种降低分动箱中间轴齿轮变形的热处理工艺。
背景技术
分动箱是将发动机动力进行分配的装置，可以将动力输出到后轴或前/后两轴。在挂入四驱模式时，前后轴属于钢性连接，可以实现50：50的动力分配。带有“低速四驱”模式的分动箱可以通过调整齿轮比达到放大扭矩的作用。对于提高车辆通过性非常有利。
中间轴齿轮是汽车/柴油车分动箱里的一根轴，轴本身与齿轮为一体，作用是将一轴和二轴连接，通过换挡杆的变换来选择与不同的齿轮啮合，使二轴能输出不同转速、转向和扭矩。因为其形状像一个塔，所以又叫“宝塔齿”，中间轴齿轮是分动箱的关键零部件，如果中间轴齿轮精度超差就会有吱吱吱的异响，声音较大，有破车的感觉，时间长了会把法兰油封磨破，导致分动箱漏油。所以变形量是中间轴齿轮的一个重要控制参数。
目前热处理行业对中间轴齿轮采用的大多仅为油淬，中间轴齿轮尺寸大，油淬深度浅，表面硬度低。为降低淬层深度浅等缺陷，行业常用的办法是等温淬火(采用盐浴等温等其他方法)。采用盐浴等温淬火，变形量容易超标，需要校正；盐浴容易使零件表面脏化，轴表面残留盐分导致容易生锈，后续需要增加清洗工序，且清洗质量难以保证；盐浴温度高，容易造成挥发，污染环境；盐浴工艺产生的固体盐类难以处理；盐浴冷却性能太强，容易产生变形。
因此，研究简单实用、环保、降低中间轴齿轮变形的热工艺显得尤为重要，使中间轴齿轮达到良好的综合力学性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种简单实用、环保、降低中间轴齿轮变形的热处理工艺，提高热处理中间轴齿轮精度并保证淬火后表面硬度等其他性能符合要求。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种降低分动箱中间轴齿轮变形的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)渗碳：碳势参数0.9～1.3％Cp值，渗碳时间为8～18h，温度为890～930℃；
(2)淬火：渗碳后降温至790～810℃淬火，淬火时间为0.2～1.5h，然后油淬，介质油的温度为60～130℃，油淬后取出空冷；介质油的温度为60～130℃，油温低可以减少挥发，对环境污染小，对设备腐蚀性小，油淬受热更加均匀，因为油冷速度小，油冷能够避免裂纹的产生。
(3)深冷：将冷却至室温的中间轴齿轮放入深冷箱中，在-80～-190℃保温2～4小时，然后将中间轴齿轮从深冷箱中取出，置于室温回温；
(4)回火：将恢复到室温的中间轴齿轮送入箱式回火炉，回火温度为140～180℃，保温200～360min。
上述的热处理工艺，优选的，所述的中间轴齿轮材料为20CrNi3，化学成分重量百分比为：C 0.17～0.24、Si 0.17～0.37、Mn 0.30～0.60、Cr 0.60～0.90、Ni 2.75～3.15。
本发明的有益效果：本发明采用高温、高cp值渗碳、低温淬火与低温深冷处理相结合的工艺，保持了油淬的低变形量兼有高硬度，从而提高了中间轴齿轮的热后精度(精度达到一级)，保证表面硬度等其他性能，改善了运行的平稳性，提高了零件使用寿命，客户使用后很满意，具有良好的经济、社会效益。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.本发明采用高温渗碳、高cp值渗碳与低温淬火相结合保证中间轴齿轮的硬度，减少中间轴齿轮的变形量，结合深冷技术使中间轴齿轮达到良好的综合力学性能。
2.本发明工艺是直接将中间轴齿轮升温到渗碳温度，无需采用阶梯升温法，节约生产时间，降低能耗。
3.本发明采用油淬+深冷保证产品性能，解决了盐浴淬火对环境污染严重的问题。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
将机加工好的分动箱中间轴齿轮在可控气氛箱式炉中直接加热到910℃，碳势为1.10％Cp值，渗碳时间10小时；然后降温到淬火温度为800℃，保温70分钟，油淬，油温110℃，出炉空冷；将冷却至室温的分动箱中间轴齿轮放入深冷箱中，温度降至-190℃保温3小时，将分动箱中间轴齿轮取出置于室温回温。将回复到室温的分动箱中间轴齿轮送入箱式回火炉，用160℃回火，保温200min。
按照上述工艺处理后，得到分动箱中间轴齿轮圆跳动在10微米以内，表面硬度59-63HRC，典型值61.5HRC，无需热后校正，性能符合产品要求。
实施例2：
将机加工好的分动箱中间轴齿轮在可控气氛箱式炉中直接加热到890℃，碳势为1.3％Cp值，渗碳时间11小时；然后降温到淬火温度为790℃，保温50分钟，油淬，油温60℃，出炉空冷；将冷却至室温的分动箱中间轴齿轮放入深冷箱中，温度降至-80℃保温4小时，将分动箱中间轴齿轮取出置于室温回温。将回复到室温的分动箱中间轴齿轮送入箱式回火炉，用160℃回火，保温200min。
按照上述工艺处理后，得到分动箱中间轴齿轮圆跳动在10微米以内，表面硬度59-63HRC，典型值61.5HRC，无需热后校正，性能符合产品要求。
实施例3：
将机加工好的分动箱中间轴齿轮在可控气氛箱式炉中直接加热到930℃，碳势为0.9％Cp值，渗碳时间11小时；然后降温到淬火温度为810℃，保温70分钟，油淬，油温130℃，出炉空冷；将冷却至室温的分动箱中间轴齿轮放入深冷箱中，温度降至-190℃保温2小时，将分动箱中间轴齿轮取出置于室温回温。将回复到室温的分动箱中间轴齿轮送入箱式回火炉，用180℃回火，保温360min。
按照上述工艺处理后，得到分动箱中间轴齿轮圆跳动在10微米以内，表面硬度59-63HRC，典型值61.5HRC，无需热后校正，性能符合产品要求。
对比例1：
将机加工好的分动箱中间轴齿轮按照以下现有的热处理工艺处理：
1)预热：温度为520℃，保温30分钟；
2)渗碳：碳势参数0.9％Cp值，保温时间12小时，渗碳温度为910℃；
3)淬火：采用820℃淬火，盐浴温度为280℃，盐浴保温后取出空冷；
4)深冷：将冷却至室温的中间轴齿轮放入深冷箱中，采用-180℃保温2小时，然后将中间轴齿轮从深冷箱中取出，置于室温回温；
5)回火：将恢复到室温的中间轴齿轮送入箱式回火炉，回火温度为180℃，保温200min。
按照上述工艺处理后，得到分动箱中间轴齿轮圆跳动在80～150微米，将产品装在分动箱上试车会出现大的吱吱声响，不能满足装备要求。

Claims (2)

1.一种降低分动箱中间轴齿轮变形的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)渗碳：碳势参数0.9～1.3％Cp值，渗碳时间为8～18h，温度为890～930℃；
(2)淬火：渗碳后降温至790～810℃淬火，淬火时间为0.2～1.5h，然后油淬，介质油的温度为60～130℃，油淬后取出空冷；
(3)深冷：将冷却至室温的中间轴齿轮放入深冷箱中，在-80～-190℃保温2～4小时，然后将中间轴齿轮从深冷箱中取出，置于室温回温；
(4)回火：将恢复到室温的中间轴齿轮送入箱式回火炉，回火温度为140～180℃，保温200～360min。
2.根据权利要求1所述的降低分动箱中间轴齿轮变形的热处理工艺，其特征在于，所述的中间轴齿轮材料为20CrNi3，化学成分重量百分比为：C 0.17～0.24、Si 0.17～0.37、Mn0.30～0.60、Cr 0.60～0.90、Ni 2.75～3.15。
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