CN114058827B - 一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，包括以下步骤：一、齿轮模锻；二、正火和高温回火，三、滚齿和轮廓加工；四、渗碳；五、高温回火；六、车削和花键加工；七、防渗碳涂料保护；八、淬火；九、低温回火；十、精加工。本发明在齿轮渗碳前进行齿轮花键处余量设计，防止因齿轮花键处渗碳层过渡区含碳量增高而导致花键在整体淬火后硬度提高的问题，在淬火前采用防渗碳涂料对齿轮花键处进行保护，防止渗碳齿轮气氛碳势保护促使花键表层增碳，解决了因花键处表层增碳导致花键表面硬度偏高的问题，在低温回火后利用局部表面感应回火处理方法，通过精确的控制回火温度，防止因原材料化学成分偏上限而导致的花键硬度较高的问题。

Description

一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法
技术领域
本发明属于低碳合金钢热处理技术领域，具体涉及一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法。
背景技术
齿轮是采煤机传动***中关键零件，齿轮质量对采煤机运转可靠性至关重要。近年来，重载齿轮热处理方式趋向渗碳整体淬火方式，且渗碳、调质、表面淬火方式存在齿根部和齿心部存在未完全淬火导致轮齿接触疲劳强度、弯曲疲劳强度不足的风险，造成齿轮早期失效的问题；但齿轮渗碳整体淬火也存在着花键硬度偏高的问题，难以保证产品质量。
现有技术缺点为：1、因选用高淬透性国标材料，其化学成分波动较大，造成化学成分偏上限齿轮花键硬度超出技术要求范围；2、因渗碳前齿轮花键处车削加工余量＜花键处增碳深度，导致淬火后花键硬度超出技术要求范围；3、因渗碳齿轮整体淬火过程中炉内气氛碳势保护(0.85％Cp)，导致齿轮花键处在保温的过程中增碳，整体淬火后花键硬度超出技术要求范围。
因此需要一种控制齿轮渗碳整体淬火后花键硬度的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法。该方法在齿轮渗碳前进行齿轮花键处余量设计，防止因齿轮花键处渗碳层过渡区含碳量增高而导致花键在整体淬火后硬度提高的问题，在淬火前采用防渗碳涂料对齿轮花键处进行保护，防止渗碳齿轮气氛碳势保护促使花键表层增碳，解决了因花键处表层增碳导致花键表面硬度偏高的问题，在低温回火后利用局部表面感应回火处理方法，通过精确的控制回火温度，防止因原材料化学成分偏上限而导致的花键硬度较高的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将圆柱形钢原料加热后进行模锻，得到齿轮件锻坯；
步骤二、将步骤一中得到的齿轮件锻坯依次进行正火和高温回火，得到毛坯；
步骤三、将步骤二中得到的毛坯进行滚齿和轮廓加工，得到坯体；所述滚齿和轮廓加工过程中花键处预留加工余量；
步骤四、将步骤三中得到的坯体进行渗碳，得到渗碳齿轮坯体；
步骤五、将步骤四中得到的渗碳齿轮坯体进行两次高温回火，得到高温回火坯体；
步骤六、将步骤五中得到的高温回火坯体进行花键处渗碳层车削加工和花键加工，得到已加工花键齿轮坯体；
步骤七、将步骤六中得到的已加工花键齿轮坯体进行花键处防渗碳涂料保护，得到已进行花键防渗碳涂料保护齿轮坯体；
步骤八、将步骤七中得到的已进行花键防渗碳涂料保护齿轮坯体进行整体淬火，得到齿轮整体淬火坯体；
步骤九、将步骤八中得到的齿轮整体淬火坯体进行低温回火，得到齿轮低温回火坯体；所述齿轮低温回火坯体的花键硬度大于42HRC时需进行花键处局部表面感应回火处理；
步骤十、将步骤九中得到的齿轮低温回火坯体进行精加工，得到齿轮零件；所述齿轮零件的花键硬度为36HRC～42HRC，精度等级为8级～9级，表面光洁度为Ra3.2～6.3。
本发明通过模锻加工出齿轮的初步形状，通过滚齿和轮廓加工，将预加工花键位置的外轮廓加工为圆形，便于后续花键的加工，并且留有一定的余量，通过花键处渗碳层车削加工，将花键处预留的余量车削掉，通过花键加工加工出花键，最后通过精加工得到齿轮零件。
上述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤一中所述圆柱形钢原料的材质为17Cr2Ni2MoA、18CrMnNiMoA、18Cr2Ni4WA或20Cr2Ni4A低碳合金钢；所述模锻过程中始锻温度为1120℃～1180℃，终锻温度为860℃～900℃。本发明采用马氏体转变类型主要是变温形成的材料作为钢原料，具有合金含量高，淬透性好，渗碳、淬火性能优异等优点。本发明通过控制模锻过程中的始锻温度和终锻温度，使圆柱形钢原料的温度均匀，给予组织转变充分的时间，借以提高塑性，降低高温变形抗力，提高了生产效率，提高了筒形锻坯的内部质量。
上述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤二中所述正火的温度为920℃～950℃，高温回火的温度为630℃～670℃。本发明通过控制正火和高温回火的温度，消除锻造加工过程中产生的缺陷，细化晶粒，降低硬度，提高塑性，去除内应力，控制正火的温度为920℃～950℃，确保工件完全奥氏体化，冷却采用风冷或空冷至室温，目的在于消除缺陷，细化晶粒，使晶粒度＞6级，高温回火的温度为630℃～670℃，因原材料均为高淬透性材料，风冷或空冷会致使毛坯发生马氏体或贝氏体转变及产生残留奥氏体组织，以上均为非平衡态组织，通过高温回火稳定组织、去除内应力、控制硬度便于切削加工。
上述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤三中所述花键处预留加工余量满足：当渗碳层深度大于0.6mm小于1.2mm时，加工余量的厚度为2.0mm，渗碳层深度大于等于1.2mm小于2.0mm时，加工余量的厚度为2.9mm，渗碳层深度大于等于2.0mm小于2.5mm时，加工余量的厚度为3.8mm，渗碳层深度大于等于2.5mm小于3.0mm时，加工余量的厚度为4.9mm，渗碳层深度大于等于3.0mm小于4.0mm时，加工余量的厚度为6.3mm，渗碳层深度大于等于4.0mm小于5.0mm时，加工余量的厚度为7.6mm。本发明通过设计齿轮花键处车削渗碳层余量，此处渗碳层余量不仅仅是渗碳层深度的余量，一般冷加工认为加工余量应和渗碳层深度一致，其实这种认识是不科学的，渗碳层深度即有效硬化层深度，是从表面到0.35％含碳量的深度，但花键硬度控制应为到本体含碳量约0.18％～0.19％，因此在0.35％至0.20％范围内的深度，会因含碳量提高，在整体淬火后导致花键硬度过高的问题，渗碳前花键处预留车渗碳层加工量设计，需结合齿轮齿面渗碳层深度进行设计，即加工余量大于花键处增碳深度，也就是加工余量超出渗碳材料含碳量化学成分上限的深度，其主要原因在于材料均为高淬透性材料，含碳量微弱的提高在整体淬火后硬度将提高3HRC～5HRC，本发明根据渗碳层深度的不同，确保加工余量大于花键处增碳深度，调整了最终齿轮零件的花键硬度，实现了齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制，确保齿轮零件的花键硬度满足使用要求。
上述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤四中所述渗碳采用氮甲醇渗碳气氛，渗碳的温度为900℃～930℃，碳势Cp为1.15％～1.25％。本发明采用氮甲醇气氛进行渗碳加工，具有成本低，易操作的优点，通过控制渗碳的温度和碳势使最终得到的有效硬化层来满足使用需求，而后续过程中还需要进行精加工，会降低有效硬化层的厚度，为留有足够的加工余量，需要得到较厚的渗碳层，齿面提供较高含碳量，因此本发明通过控制渗碳的温度，使渗碳坯体的渗碳层的厚度进一步增加。
上述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤五中两次所述高温回火的温度均为650℃～670℃，时间均为4h～6h。本发明通过进行两次高温回火，促进渗层组织碳化物聚集，减少残余奥氏体量，使残余奥氏体完全转变，降低了硬度，为后续加工打好基础，避免了高温回火温度过低造成的渗碳层残余奥氏体组织分解不充分，导致后续整体淬火硬度低的问题，避免了高温回火温度过高因渗碳层碳浓度较高，造成的成表面渗碳层发生奥氏体转变反而增加残余奥氏体含量导致的性能的不足，避免了较短的高温回火时间会造成高温回火不充分，残余奥氏体转变不足的问题，避免了较长的高温回火时间，导致的经济效益差，无必要的问题。
上述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤六中所述花键加工为插花键或滚花键。本发明通过插花键或滚花键对花键处进行半精加工，去除齿轮花键处预留余量。
上述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤七中所述花键处防渗碳涂料保护包括以下步骤：将已加工花键齿轮坯体进行清洁，然后对花键部位采用刷涂法涂敷防渗碳涂料，再进行干燥；所述涂敷防渗碳涂料的厚度为1mm～2mm，所述干燥为人工烘干或常温晾干1h～2h，所述刷涂为一遍或两遍；所述淬火的温度为790℃～810℃，所述淬火采用淬火油，所述淬火油的温度为40℃～80℃，所述淬火的时间为40min～60min。本发明通过在花键处进行防渗碳涂料保护，原因在于齿轮整体淬火时，淬火炉内气氛碳势保护导致花键部位局部增碳，进而齿轮花键硬度偏高，通过严格过程控制，规范防渗碳涂料使用要点，对花键部位涂敷一定厚度防渗碳涂料，防止淬火保温过程导致花键部位增碳；本发明通过清洁，将工件表面彻底除油去锈，更好地使涂料牢固地吸附在工件防渗表面，在应用涂料之前，将涂料粉剂和适量的水剂倒入塑料器皿配比调和，使用不锈钢棒搅拌均匀，花键处涂料的涂覆，采取常温刷涂方法予以涂覆，采用刷涂法，涂刷要均匀，以涂刷两遍为宜，当第一遍涂层稍硬后，再涂刷第二遍，涂层的干燥是整个涂装过程中最重要一环，直接关系到使用效果，干燥速度与涂层的厚度、环境的温度、湿度、通风等条件有关，可选取人工烘干或常温晾干1h左右进行干燥；本发明通过控制淬火的温度、淬火油的温度和淬火的时间，兼顾齿轮表面的硬度和心部硬度，提高了齿轮的性能，避免了淬火温度过高导致的表面渗碳层硬度降低的不足，避免了淬火温度低导致的心部硬度较低，心部铁素体级别大于4级的不足，本发明使用快速淬火油具有冷却速度块，热稳定性好的优点。
上述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤八中所述低温回火的温度为180℃～200℃，时间为8h～12h。本发明通过控制低温回火的温度和时间，促使淬火后的薄壁零件前驱体中的淬火马氏体组织转变为回火马氏体组织，目的在于使过饱和马氏体组织在低温回火过程中析出碳化物，消除淬火产生的残余应力，稳定组织，降低脆性并保持高硬度，避免了低温回火温度过低导致的淬火马氏体只会发生碳原子的偏聚，淬火内应力消除不完全的不足，避免了低温回火温度过高导致的降低表面硬度，影响薄壁零件耐磨性的不足。
上述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤九中所述花键处局部表面感应回火处理的条件为：采用中频感应淬火机床，电源输出功率为2.0KHz～2.3KHz，感应线圈间隙为8mm～12mm，功率因子为50％～75％，线圈升降速率为15mm/s～20mm/s，加热温度为450℃～520℃，过程中采用红外温度检测装置监测温度，冷却方式为空冷或炉冷。本发明在花键局部感应回火前必须去除零件表面的污垢、锈斑、防渗碳涂料涂层，本发明通过控制花键局部感应回火的条件，选取中频感应淬火机床，调整变压器匝比，控制合理的电源输出频率，感应加热前根据工件花键尺寸选择合适的感应线圈，线圈与零件局部回火面之间应有合适的间隙，适当增加间隙范围，降低电源输出比功率，以较缓慢速度升温，确定回火加热温度，严格控制生产操作温度，一定要注意齿轮花键局部回火加热温度的控制，严格依据新型双色对比红外温度检测装置反馈的实时温度调整中频淬火机床功率输出、线圈升降速率，予以精确控制花键处局部回火加热温度，确保花键回火后硬度符合要求。为减少花键变形，冷却方法需采用空冷方式或采用炉中缓降。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明在齿轮渗碳前进行科学的齿轮花键处余量设计，防止因齿轮花键处渗碳层过渡区含碳量增高而导致花键在整体淬火后硬度提高的问题，确保齿轮零件的花键硬度满足使用要求。
2、本发明在齿轮整体淬火前采用防渗碳涂料对齿轮花键处进行保护，防止渗碳齿轮气氛碳势保护促使花键表层增碳，解决了因花键处表层增碳导致花键表面硬度偏高的问题，确保花键硬度符合要求。
3、本发明针对高淬透性国标材料化学成分波动较大，造成化学成分偏上限齿轮花键硬度超出技术要求范围的问题，在低温回火后对硬度超出标准的花键利用局部表面感应回火处理方法，通过精确的控制回火温度，防止因原材料化学成分偏上限而导致的花键硬度较高的问题，提高了齿轮产品质量，降低了精加工难度。
4、本发明在局部感应回火处理中引进新型双色对比红外温度检测装置进行温度实时监测，确保最终花键硬度符合技术要求。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明坯体的结构示意图。
图2是本发明已进行花键防渗碳涂料保护齿轮坯体的结构示意图。
附图标记说明：
1—花键轮廓线； 2—加工余量； 3—已加工花键齿轮坯体；
4—防渗碳涂料。
具体实施方式
如图1所示，本发明在滚齿和轮廓加工过程中，对花键处的外轮廓进行加工，将花键处的外轮廓加工为圆形，并留有一定的加工余量2，图中的花键轮廓线1表示后续加工后花键的位置，图中的黑色部分表示预留的加工余量2。
如图2所示，本发明的已进行花键防渗碳涂料保护齿轮坯体为在已加工花键齿轮坯体表面3刷涂一层防渗碳涂料4，图中的黑色粗线表示防渗碳涂料4。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将圆柱形钢原料加热后进行模锻，得到齿轮件锻坯；所述圆柱形钢原料的材质为17Cr2Ni2MoA低碳合金钢；所述模锻过程中始锻温度为1160℃，终锻温度为880℃；
步骤二、将步骤一中得到的齿轮件锻坯依次进行正火和高温回火，得到毛坯；所述正火的温度为930℃，高温回火的温度为650℃；
步骤三、将步骤二中得到的毛坯进行滚齿和轮廓加工，得到坯体；所述滚齿和轮廓加工过程中花键处预留加工余量；所述花键处预留加工余量满足：加工余量的厚度为3.8mm；
步骤四、将步骤三中得到的坯体进行渗碳，得到渗碳齿轮坯体；所述渗碳采用氮甲醇渗碳气氛，渗碳的温度为920℃，碳势Cp为1.20％；所述渗碳齿轮坯体中渗碳层深度为2.3mm；
步骤五、将步骤四中得到的渗碳齿轮坯体进行两次高温回火，得到高温回火坯体；两次所述高温回火的温度均为660℃，时间均为5h；
步骤六、将步骤五中得到的高温回火坯体进行花键处渗碳层车削加工和花键加工，得到已加工花键齿轮坯体；所述花键加工为插花键；
步骤七、将步骤六中得到的已加工花键齿轮坯体进行花键处防渗碳涂料保护，得到已进行花键防渗碳涂料保护齿轮坯体；所述花键处防渗碳涂料保护包括以下步骤：将已加工花键齿轮坯体进行清洁，然后对花键部位采用刷涂法涂敷防渗碳涂料，再进行干燥；所述涂敷防渗碳涂料的厚度为1.5mm，所述干燥为人工烘干，所述刷涂为两遍；所述淬火的温度为800℃，所述淬火采用好富顿快速淬火油，所述好富顿快速淬火油的温度为60℃，所述淬火的时间为50min；
步骤八、将步骤七中得到的花键防渗碳涂料保护齿轮坯体进行整体淬火，得到齿轮整体淬火坯体；所述低温回火的温度为190℃，时间为10h；
步骤九、将步骤八中得到的齿轮整体淬火坯体进行低温回火，得到齿轮低温回火坯体；所述齿轮低温回火坯体的花键硬度大于42HRC，所述齿轮低温回火坯体进行花键处局部表面感应回火处理；所述花键处局部表面感应回火处理的条件为：采用中频感应淬火机床，电源输出功率为2.2KHz，功率因子为60％，感应线圈间隙为10mm，线圈升降速率为18mm/s，加热温度为500℃，过程中采用新型双色对比红外温度检测装置监测温度，冷却方式为空冷；
步骤十、将步骤九中得到的齿轮低温回火坯体进行精加工，得到齿轮零件。
经检测，本实施例制备齿轮零件的花键硬度为40HRC，精度等级为9级，表面光洁度为Ra6.0。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将圆柱形钢原料加热后进行模锻，得到齿轮件锻坯；所述圆柱形钢原料的材质为18CrMnNiMoA低碳合金钢；所述模锻过程中始锻温度为1120℃，终锻温度为900℃；
步骤二、将步骤一中得到的齿轮件锻坯依次进行正火和高温回火，得到毛坯；所述正火的温度为920℃，高温回火的温度为670℃；
步骤三、将步骤二中得到的毛坯进行滚齿和轮廓加工，得到坯体；所述滚齿和轮廓加工过程中花键处预留加工余量；所述花键处预留加工余量满足：加工余量的厚度为4.9mm；
步骤四、将步骤三中得到的坯体进行渗碳，得到渗碳齿轮坯体；所述渗碳采用氮甲醇渗碳气氛，渗碳的温度为900℃，碳势Cp为1.25％；所述渗碳齿轮坯体中渗碳层深度为2.8mm；
步骤五、将步骤四中得到的渗碳齿轮坯体进行两次高温回火，得到高温回火坯体；两次所述高温回火的温度均为650℃，时间均为6h；
步骤六、将步骤五中得到的高温回火坯体进行花键处渗碳层车削加工和花键加工，得到已加工花键齿轮坯体；所述花键加工为滚花键；
步骤七、将步骤六中得到的已加工花键齿轮坯体进行花键处防渗碳涂料保护，得到已进行花键防渗碳涂料保护齿轮坯体；所述花键处防渗碳涂料保护包括以下步骤：将已加工花键齿轮坯体进行清洁，然后对花键部位采用刷涂法涂敷防渗碳涂料，再进行干燥；所述涂敷防渗碳涂料的厚度为1mm，所述干燥为常温晾干2h，所述刷涂为两遍；所述淬火的温度为790℃，所述淬火采用好富顿快速淬火油，所述好富顿快速淬火油的温度为80℃，所述淬火的时间为40min；
步骤八、将步骤七中得到的花键防渗碳涂料保护齿轮坯体进行整体淬火，得到齿轮整体淬火坯体；所述低温回火的温度为180℃，时间为12h；
步骤九、将步骤八中得到的齿轮整体淬火坯体进行低温回火，得到齿轮低温回火坯体；所述齿轮低温回火坯体的花键硬度大于42HRC，所述齿轮低温回火坯体进行花键处局部表面感应回火处理；所述花键处局部表面感应回火处理的条件为：采用中频感应淬火机床，电源输出功率为2.0KHz，功率因子为75％，感应线圈间隙为8mm，线圈升降速率为20mm/s，加热温度为450℃，过程中采用新型双色对比红外温度检测装置监测温度，冷却方式为炉冷；
步骤十、将步骤九中得到的齿轮低温回火坯体进行精加工，得到齿轮零件。
经检测，本实施例制备齿轮零件的花键硬度为36HRC，精度等级为8级，表面光洁度为Ra6.3。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将圆柱形钢原料加热后进行模锻，得到齿轮件锻坯；所述圆柱形钢原料的材质为18Cr2Ni4WA低碳合金钢；所述模锻过程中始锻温度为1180℃，终锻温度为860℃；
步骤二、将步骤一中得到的齿轮件锻坯依次进行正火和高温回火，得到毛坯；所述正火的温度为950℃，高温回火的温度为630℃；
步骤三、将步骤二中得到的毛坯进行滚齿和轮廓加工，得到坯体；所述滚齿和轮廓加工过程中花键处预留加工余量；所述花键处预留加工余量满足：加工余量的厚度为2.9mm，；
步骤四、将步骤三中得到的坯体进行渗碳，得到渗碳齿轮坯体；所述渗碳采用氮甲醇渗碳气氛，渗碳的温度为930℃，碳势Cp为1.15％；所述渗碳齿轮坯体中渗碳层深度为1.8mm；
步骤五、将步骤四中得到的渗碳齿轮坯体进行两次高温回火，得到高温回火坯体；两次所述高温回火的温度均为670℃，时间均为4h；
步骤六、将步骤五中得到的高温回火坯体进行花键处渗碳层车削加工和花键加工，得到已加工花键齿轮坯体；所述花键加工为插花键；
步骤七、将步骤六中得到的已加工花键齿轮坯体进行花键处防渗碳涂料保护，得到已进行花键防渗碳涂料保护齿轮坯体；所述花键处防渗碳涂料保护包括以下步骤：将已加工花键齿轮坯体进行清洁，然后对花键部位采用刷涂法涂敷防渗碳涂料，再进行干燥；所述涂敷防渗碳涂料的厚度为2mm，所述干燥为常温晾干1h，所述刷涂为两遍；所述淬火的温度为810℃，所述淬火采用好富顿快速淬火油，所述好富顿快速淬火油的温度为40℃，所述淬火的时间为60min；
步骤八、将步骤七中得到的花键防渗碳涂料保护齿轮坯体进行整体淬火，得到齿轮整体淬火坯体；所述低温回火的温度为200℃，时间为8h；
步骤九、将步骤八中得到的齿轮整体淬火坯体进行低温回火，得到齿轮低温回火坯体；所述齿轮低温回火坯体的花键硬度大于42HRC，所述齿轮低温回火坯体进行花键处局部表面感应回火处理；所述花键处局部表面感应回火处理的条件为：采用中频感应淬火机床，电源输出功率为2.3KHz，功率因子为50％，感应线圈间隙为12mm，线圈升降速率为15mm/s，加热温度为520℃，过程中采用新型双色对比红外温度检测装置监测温度，冷却方式为炉冷；
步骤十、将步骤九中得到的齿轮低温回火坯体进行精加工，得到齿轮零件。
经检测，本实施例制备齿轮零件的花键硬度为42HRC，精度等级为8级，表面光洁度为Ra5.5。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将圆柱形钢原料加热后进行模锻，得到齿轮件锻坯；所述圆柱形钢原料的材质为20Cr2Ni4A低碳合金钢；所述模锻过程中始锻温度为1140℃，终锻温度为890℃；
步骤二、将步骤一中得到的齿轮件锻坯依次进行正火和高温回火，得到毛坯；所述正火的温度为930℃，高温回火的温度为640℃；
步骤三、将步骤二中得到的毛坯进行滚齿和轮廓加工，得到坯体；所述滚齿和轮廓加工过程中花键处预留加工余量；所述花键处预留加工余量满足：加工余量的厚度为6.3mm；
步骤四、将步骤三中得到的坯体进行渗碳，得到渗碳齿轮坯体；所述渗碳采用氮甲醇渗碳气氛，渗碳的温度为910℃，碳势Cp为1.20％；所述渗碳齿轮坯体中渗碳层深度为3.5mm；
步骤五、将步骤四中得到的渗碳齿轮坯体进行两次高温回火，得到高温回火坯体；两次所述高温回火的温度均为660℃，时间均为5h；
步骤六、将步骤五中得到的高温回火坯体进行花键处渗碳层车削加工和花键加工，得到已加工花键齿轮坯体；所述花键加工为插花键或滚花键；
步骤七、将步骤六中得到的已加工花键齿轮坯体进行花键处防渗碳涂料保护，得到已进行花键防渗碳涂料保护齿轮坯体；所述花键处防渗碳涂料保护包括以下步骤：将已加工花键齿轮坯体进行清洁，然后对花键部位采用刷涂法涂敷防渗碳涂料，再进行干燥；所述涂敷防渗碳涂料的厚度为1.5mm，所述干燥为常温晾干1.5h，所述刷涂为一遍或两遍；所述淬火的温度为800℃，所述淬火采用好富顿快速淬火油，所述好富顿快速淬火油的温度为50℃，所述淬火的时间为40min～60min；
步骤八、将步骤七中得到的花键防渗碳涂料保护齿轮坯体进行整体淬火，得到齿轮整体淬火坯体；所述低温回火的温度为190℃，时间为9h；
步骤九、将步骤八中得到的齿轮整体淬火坯体进行低温回火，得到齿轮低温回火坯体；所述齿轮低温回火坯体的花键硬度大于42HRC，所述齿轮低温回火坯体进行花键处局部表面感应回火处理；所述花键处局部表面感应回火处理的条件为：采用中频感应淬火机床，电源输出功率为2.2KHz，功率因子为70％，感应线圈间隙为11mm，线圈升降速率为18mm/s，加热温度为500℃，过程中采用新型双色对比红外温度检测装置监测温度，冷却方式为空冷；
步骤十、将步骤九中得到的齿轮低温回火坯体进行精加工，得到齿轮零件。
经检测，本实施例制备齿轮零件的花键硬度为40HRC，精度等级为9级，表面光洁度为Ra4.8。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将圆柱形钢原料加热后进行模锻，得到齿轮件锻坯；
步骤二、将步骤一中得到的齿轮件锻坯依次进行正火和高温回火，得到毛坯；
步骤三、将步骤二中得到的毛坯进行滚齿和轮廓加工，得到坯体；所述滚齿和轮廓加工过程中花键处预留加工余量；所述花键处预留加工余量满足：当渗碳层深度大于0.6mm小于1.2mm时，加工余量的厚度为2.0mm，渗碳层深度大于等于1.2mm小于2.0mm时，加工余量的厚度为2.9mm，渗碳层深度大于等于2.0mm小于2.5mm时，加工余量的厚度为3.8mm，渗碳层深度大于等于2.5mm小于3.0mm时，加工余量的厚度为4.9mm，渗碳层深度大于等于3.0mm小于4.0mm时，加工余量的厚度为6.3mm，渗碳层深度大于等于4.0mm小于5.0mm时，加工余量的厚度为7.6mm；
步骤四、将步骤三中得到的坯体进行渗碳，得到渗碳齿轮坯体；
步骤五、将步骤四中得到的渗碳齿轮坯体进行两次高温回火，得到高温回火坯体；
步骤六、将步骤五中得到的高温回火坯体进行花键处渗碳层车削加工和花键加工，得到已加工花键齿轮坯体；
步骤七、将步骤六中得到的已加工花键齿轮坯体进行花键处防渗碳涂料保护，得到已进行花键防渗碳涂料保护齿轮坯体；
步骤八、将步骤七中得到的已进行花键防渗碳涂料保护齿轮坯体进行整体淬火，得到齿轮整体淬火坯体；
步骤九、将步骤八中得到的齿轮整体淬火坯体进行低温回火，得到齿轮低温回火坯体；所述齿轮低温回火坯体的花键硬度大于42HRC时需进行花键处局部表面感应回火处理；
步骤十、将步骤九中得到的齿轮低温回火坯体进行精加工，得到齿轮零件；所述齿轮零件的花键硬度为36HRC～42HRC，精度等级为8级～9级，表面光洁度为Ra3.2～6.3。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤一中所述圆柱形钢原料的材质为17Cr2Ni2MoA、18CrMnNiMoA、18Cr2Ni4WA或20Cr2Ni4A低碳合金钢；所述模锻过程中始锻温度为1120℃～1180℃，终锻温度为860℃～900℃。
3.根据权利要求1所述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤二中所述正火的温度为920℃～950℃，高温回火的温度为630℃～670℃。
4.根据权利要求1所述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤四中所述渗碳采用氮甲醇渗碳气氛，渗碳的温度为900℃～930℃，碳势Cp为1.15％～1.25％。
5.根据权利要求1所述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤五中两次所述高温回火的温度均为650℃～670℃，时间均为4h～6h。
6.根据权利要求1所述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤六中所述花键加工为插花键或滚花键。
7.根据权利要求1所述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤七中所述花键处防渗碳涂料保护包括以下步骤：将已加工花键齿轮坯体进行清洁，然后对花键部位采用刷涂法涂敷防渗碳涂料，再进行干燥；所述涂敷防渗碳涂料的厚度为1mm～2mm，所述干燥为人工烘干或常温晾干1h～2h，所述刷涂为一遍或两遍；所述淬火的温度为790℃～810℃，所述淬火采用淬火油，所述淬火油的温度为40℃～80℃，所述淬火的时间为40min～60min。
8.根据权利要求1所述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤八中所述低温回火的温度为180℃～200℃，时间为8h～12h。
9.根据权利要求1所述的一种齿轮渗碳整体淬火后花键硬度控制的方法，其特征在于，步骤九中所述花键处局部表面感应回火处理的条件为：采用中频感应淬火机床，电源输出功率为2.0KHz～2.3KHz，功率因子为50％～75％，感应线圈间隙为8mm～12mm，线圈升降速率为15mm/s～20mm/s，加热温度为450℃～520℃，过程中采用红外温度检测装置监测温度，冷却方式为空冷或炉冷。
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