CN108866473A - 一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，涉及双联齿轮的热处理领域。该热处理方法依次包括装炉、加热、强渗、扩散、冷却、拆炉。本发明具有以下优点和效果：在工件渗碳前，先将工件浸入葡糖酸钡溶液内，当工件开始渗碳时，葡糖酸钡受热分解，此时葡糖酸钡分解后的离子和基团随着甲醇和丙烷气体一同渗入工件内，进而有效的提高了工件热处理后的硬度，增强了工件使用时的使用寿命。又通过915‑925℃的高温以及420min的强渗阶段，使得工件表面的含碳量恰好达到要求；再通过915‑925℃的高温以及200min的第一扩散阶段和865‑875℃的高温以及10min的第二扩散阶段，使得工件心部的含碳量恰好达到要求，进而避免工件工作时发生弯曲形变或断裂，增长工件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及双联齿轮的热处理领域，特别涉及一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法。
背景技术
双联齿轮就是两个齿轮连成一体。这种双联齿轮在轮系中(变速器)被称为滑移齿轮，它的作用就是改 变输出轴的转速或速度。传统的双联齿轮在制作时需要经过热处理增大双联齿轮的硬度。
授权公告号为CN105154633B的中国专利公开了一种汽车差速器用驱动齿轮的快速渗碳热处理工艺， 该热处理工艺包括如下步骤：1)升温；2)强渗；3)扩散；4)淬火；5)清洗；6)回火。
当应用上述热处理工艺对20CrNiMo材质的双联齿轮进行热处理时，由于20CrNiMo材质双联齿轮的硬 度要求比较高，因此经过上述热处理的强渗阶段以及扩散阶段后，双联齿轮的硬度很难达到合格的硬度要 求，将会导致双联齿轮的硬度过低，进而导致其使用寿命缩短，有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，具有 增强双联齿轮热处理后的使用寿命的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，其 特征在于：包括以下步骤：
S1：装炉，将工件浸入葡糖酸钡溶液内1-2min后，将工件取出并沥干后，再将工件均匀的平放至安 装架上，最后将安装架放置于渗碳炉内；
S2：加热，将渗碳炉持续加热至915-925℃并保持25-35min；
S3：强渗，维持温度不变，向渗碳炉内通入甲醇和丙烷，甲醇的滴加速度为45-50ml/min，丙烷的通 入速度为7-8L/min，保持410-430min；
S4：扩散，
S41，维持温度不便，降低甲醇和丙烷的通入含量，甲醇的滴加速度为35-40ml/min，丙烷的通入速度 为5-6L/min，保持190-210min；
S42，再次降低甲醇和丙烷的通入含量，甲醇的滴加速度为25-30ml/min，丙烷的通入速度为3-4L/min， 同时持续降温至865-875℃后，保持8-12min；
S5：冷却，将渗碳炉内的温度持续降温至105-115℃；
S6：拆炉，将所有工件从安装架上取下。
通过采用上述技术方案，工件渗碳前，先将工件浸入葡糖酸钡溶液内，当工件开始渗碳时，葡糖酸钡 受热分解，此时葡糖酸钡分解后的离子和基团随着甲醇和丙烷气体一同渗入工件内，进而有效的提高了工 件热处理后的硬度，增强了工件使用时的使用寿命。又通过将渗碳炉加热至915-925℃并保持25-35min， 使得渗碳炉内的温度达到工件强渗的温度，同时使得渗碳炉处于恒温状态，进而有利于工件的强渗。通过 410-430min的强渗过程使得工件的表面硬度达到要求，同时通过两个阶段的扩散使得工件的心部硬度的含 碳量达到要求，进而保证了工件的表面硬度以及心部硬度达到硬度要求，达到了增强双联齿轮热处理后的 使用寿命的效果。
本发明的进一步设置为：S2强渗阶段的碳势CP为1.1±0.05。
通过采用上述技术方案，因为碳势过高会导致工件的含碳量增加，含碳量增加会导致工件的表面出现 炭黑，使得工件较脆，即工件容易发生断裂或损坏，进而导致工件不达标。又因为碳势过低会导致工件的 含碳量降低，含碳量降低会降低工件表面的硬度，降低工件表面的承压能力，进而降低工件的使用寿命， 因此通过915-925℃的高温使得工件的强渗阶段的碳势CP为1.1±0.05，使得工件的含碳量恰好达到要求， 进一步有效的增大工件的使用寿命。
本发明的进一步设置为：S2强渗阶段的时间为420min。
通过采用上述技术方案，因为强渗阶段的保温时间是影响碳势的最主要因素，时间过高会导致工件的 含碳量增加，使得工件较脆，进而降低工件的使用寿命。又因为时间过低将会导致工件的含碳量不达标， 同时会导致工件的渗碳不均匀，进而降低了工件表面的硬度，同样会降低工件的使用寿命，因此将保温时 间设置为420min，使得该时间状态下，工件表面的含碳量达到硬度标准，进而避免热处理后的工件过脆或 过软，进而有效的增大工件的使用寿命。
本发明的进一步设置为：S41扩散阶段的碳势CP为0.8±0.05。
通过采用上述技术方案，扩散阶段是指碳渗入工件的心部，因为工件的心部位置的含碳量要低于工件 表面的含碳量，但是工件心部的含碳量又不能过低，因为工件心部的含碳量过低会导致工件心部较软，进 而导致工件使用过程中容易发生形变；工件心部的含碳量过高又会导致工件心部较脆，进而导致工件使用 过程中容易发生断裂。因此碳势CP为0.8±0.05使得工件心部的含碳量可以达到工件所需要的硬度，进 一步有效的增大工件使用寿命。
本发明的进一步设置为：S41扩散阶段的时间为200min。
通过采用上述技术方案，因为扩散时间过长会导致工件心部的含碳量增加，同样会使得工件容易发生 断裂；扩散时间过短也同样会降低工件心部的含碳量使得工件容易发生弯曲形变，因此将保温时间设置为 200min，使得该时间状态下，工件心部的含碳量达到硬度标准，进而避免热处理后的工件过脆或过软，进 而有效的增大工件的使用寿命。
本发明的进一步设置为：S42扩散阶段的碳势CP为0.7±0.05。
通过采用上述技术方案，当进行步骤S42时，需要将炉内降温，进而使得工件的温度下降，此时工件 会发生脱碳现象，因此再通过步骤S42缓慢渗碳，将工件丢失的碳补全，并且使得渗碳过程更加均匀，有 效的提高了工件表面以及工件心部的硬度，进而提高了工件的使用寿命。
本发明的进一步设置为：S42扩散阶段的时间为10min。
通过采用上述技术方案，将S42扩散阶段的时间设置为10min，使得工件心部的渗碳过程更加均匀， 进而可以有效的降低工件的形变量，同时使得工件心部的各个位置的含碳量处于一致，有效的提高了工件 心部的硬度，提高了工件的使用寿命。
本发明的进一步设置为：拆炉前需要将安装架上、下四角的工件各送检一件，待检测合格后才能拆炉。
通过采用上述技术方案，因为安装架四角的工件在热处理时最容易出现不达标现象，因此将四角的工 件送检，当四角的工件达标时，证明其他工件同时达到了标准，进而利用四角的工件作为参照物，即可方 便得知整炉工件的合格度。
本发明的进一步设置为：渗碳炉需要空冷60min后再进行下一炉。
通过采用上述技术方案，渗碳炉在使用后，渗碳炉内会残留甲醇以及丙烷，当以相同低速及含量通过 甲醇以及丙烷时，原本残留的甲醇以及丙烷会增大炉内的甲醇以及丙烷含量，进而会对下一炉的工件造成 影响，因此空冷60min后，渗碳炉内的甲醇以及丙烷完全排放干净，进而提高下一炉工件热处理精度。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.工件渗碳前，先将工件浸入葡糖酸钡溶液内，当工件开始渗碳时，葡糖酸钡受热分解，此时葡糖酸 钡分解后的离子和基团随着甲醇和丙烷气体一同渗入工件内，进而有效的提高了工件热处理后的硬度，增 强了工件使用时的使用寿命。
2.通过915-925℃的高温以及420min的强渗阶段，使得工件表面的强渗阶段的碳势CP为1.1±0.05， 使得工件表面的含碳量恰好达到要求，进而有效的增大工件的使用寿命；
3.通过915-925℃的高温以及200min的第一扩散阶段和865-875℃的高温以及10min的第二扩散阶段， 使得工件心部的含碳量恰好达到要求，避免工作时发生弯曲形变或断裂，进一步有效的增大工件的使用寿 命；
4.通过将渗碳炉内会残留甲醇以及丙烷排干净后再进行下一炉，降低残留的甲醇以及丙烷对下一炉工 件的影响，进而提高下一炉工件热处理精度。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，包括以下步骤：
S1：装炉，将工件浸入葡糖酸钡溶液内1-2min后，将工件取出并沥干后，再将工件均匀的平放至安 装架上，最后将安装架放置于渗碳炉内；
当工件渗碳前，先将工件浸入葡糖酸钡溶液内，当工件开始渗碳时，工件外表面的葡糖酸钡受热分解， 此时葡糖酸钡分解后的离子和基团随着甲醇和丙烷气体一同渗入工件内，进而有效的提高了工件热处理后 的硬度，增强了工件使用时的使用寿命。
S2：加热，将渗碳炉持续加热至915-925℃并保持25-35min，优选加热至920℃；
S3：强渗，维持炉内的温度不变，向渗碳炉内通入甲醇和丙烷，其中，甲醇的滴加速度为45-50ml/min， 丙烷的通入速度为7-8L/min，保持410-430min，优选保持420min，此时工件处于强渗阶段，并且强渗阶 段的碳势CP为1.1±0.05；
因为碳势过高以及保温时间过长将会导致工件的含碳量增加，含碳量增加会导致工件的表面出现炭 黑，使得工件较脆，即工件工作过程中容易发生断裂或损坏，进而导致工件不达标，降低工件的使用寿命。 又因为碳势过低以及保温时间过短会导致工件的含碳量降低，含碳量降低会降低工件表面的硬度，进而降 低工件表面的承压能力，同一降低工件的使用寿命。
因此，通过915-925℃的高温使得工件的强渗阶段的碳势CP为1.1±0.05，并且将保温时间设置为 420min，使得工件表面的含碳量恰好达到要求，有效的增大工件的使用寿命。
S4：扩散，
S41，维持炉内温度不便，降低甲醇和丙烷的通入含量，甲醇的滴加速度为35-40ml/min，丙烷的通入 速度为5-6L/min，保持190-210min，优选保持200min，此时工件处于第一扩散阶段，并且第一扩散阶段 的碳势CP为0.8±0.05；
S42，再次降低甲醇和丙烷的通入含量，甲醇的滴加速度为25-30ml/min，丙烷的通入速度为3-4L/min， 同时持续降温至865-875℃后，保持8-12min，优选保持10min，此时工件处于第二扩散阶段，并且第二扩 散阶段的碳势CP为0.7±0.05；
扩散阶段是指碳渗入工件的心部，因为工件的心部位置的含碳量要低于工件表面的含碳量，但是工件 心部的含碳量又不能过低。因为工件心部的含碳量过低会导致工件心部较软，进而导致工件使用过程中容 易发生形变；工件心部的含碳量过高又会导致工件心部较脆，进而导致工件使用过程中容易发生断裂。
因此通过S41和S42两个扩散阶段使得工件心部的含碳量可以达到工件所需要的硬度，进而有效的增 大工件使用寿命。同时通过S41和S42两个扩散阶段使得工件心部的渗碳过程更加均匀，进而可以有效的 降低工件热处理过程的形变量，同时使得工件心部的各个位置的含碳量处于一致，有效的提高了工件心部 的硬度，提高了工件的使用寿命。
S5：冷却，将渗碳炉内的温度迅速降温至105-115℃；
S6：拆炉，先将安装架上、下四角的工件各送检一件，通过洛氏硬度计检测表面硬度以及心部硬度， 通过金相显微镜检测渗碳的有效层深，本实施例的送检工件的有效层深为1.4-1.7mm，因此属于合格产品， 然后将所有工件从安装架上取下即可。
当所有工件全部取下后，将渗碳炉空冷60min后，将渗碳炉内会残留甲醇以及丙烷排干净后再进行下 一炉，进而避免当以相同低速及含量通过甲醇以及丙烷时，原本残留的甲醇以及丙烷会增大炉内的甲醇以 及丙烷含量，将会对下一炉的工件造成影响，因此空冷60min后，渗碳炉内的甲醇以及丙烷被完全排放干 净，进而降低残留的甲醇以及丙烷对下一炉工件的影响，提高下一炉工件热处理精度。
具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以 根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保 护。
Claims (9)
1.一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：装炉，将工件浸入葡糖酸钡溶液内1-2min后，将工件取出并沥干后，再将工件均匀的平放至安装架上，最后将安装架放置于渗碳炉内；
S2：加热，将渗碳炉持续加热至915-925℃并保持25-35min；
S3：强渗，维持温度不变，向渗碳炉内通入甲醇和丙烷，甲醇的滴加速度为45-50ml/min，丙烷的通入速度为7-8L/min，保持410-430min；
S4：扩散，
S41，维持温度不便，降低甲醇和丙烷的通入含量，甲醇的滴加速度为35-40ml/min，丙烷的通入速度为5-6L/min，保持190-210min；
S42，再次降低甲醇和丙烷的通入含量，甲醇的滴加速度为25-30ml/min，丙烷的通入速度为3-4L/min，同时持续降温至865-875℃后，保持8-12min；
S5：冷却，将渗碳炉内的温度持续降温至105-115℃；
S6：拆炉，将所有工件从安装架上取下。
2.根据权利要求1所述的一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，其特征在于：S2强渗阶段的碳势CP为1.1±0.05。
3.根据权利要求2所述的一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，其特征在于：S2强渗阶段的时间为420min。
4.根据权利要求1所述的一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，其特征在于：S41扩散阶段的碳势CP为0.8±0.05。
5.根据权利要求4所述的一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，其特征在于：S41扩散阶段的时间为200min。
6.根据权利要求1所述的一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，其特征在于：S42扩散阶段的碳势CP为0.7±0.05。
7.根据权利要求6所述的一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，其特征在于：S42扩散阶段的时间为10min。
8.根据权利要求1所述的一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，其特征在于：拆炉前需要将安装架上、下四角的工件各送检一件，待检测合格后才能拆炉。
9.根据权利要求8所述的一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，其特征在于：渗碳炉需要空冷60min后再进行下一炉。
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Address after: 317500, Taizhou City, Zhejiang province Wenling city town white Creek Industrial Zone Patentee after: Wenling Wantai heat treatment Co.,Ltd. Address before: 317500, Taizhou City, Zhejiang province Wenling city town white Creek Industrial Zone Patentee before: WENLING WANTAI HEAT TREATMENT PLANT (GENERAL PARTNERSHIP) |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 317500 Baixi Industrial Zone, Chengnan Town, Wenling City, Taizhou City, Zhejiang Province Patentee after: Wenling Wantai Technology Co.,Ltd. Address before: 317500 Baixi Industrial Zone, Chengnan Town, Wenling City, Taizhou City, Zhejiang Province Patentee before: Wenling Wantai heat treatment Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |