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齿轮渗碳工艺及检验方法

  一、齿轮渗碳工艺

  渗碳处理是应用较早和较广的表面化学热处理工艺。它是将碳元素渗入到钢的表面,使零件表面碳含量增加,随后通过淬火使表层得到高的硬度,心部得到硬度较低具有良好强韧性的低碳马氏体。渗碳方案有固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳三种,现在工业中主要采用的是气体渗碳法。

  渗碳钢的碳质量分数通常在百分之0.1-0.25之间,钢种主要合金元素有Cr、Ni、Mn、Mo和B等,其作用主要提高钢的淬透性,使在渗碳淬火后获得心部高的强度和韧性,目前渗碳工艺应用较广泛的为齿轮钢系列产品。

  渗碳钢的热处理工序包括预备热处理和渗碳淬火工艺,其中热处理包括普通正火、等温正火、正火+回火、等温退火。渗碳淬火主要有渗碳后预冷直接淬火、渗碳后空冷后一次淬火或渗碳后空冷二次淬火,渗碳淬火后进行回火。

  在齿轮渗碳工序中通过控制表面碳含量、组织中的碳化物及残留奥氏体的形态、分布、表层硬度梯度、以及有效渗碳层深度等,从而可以得到较佳的渗碳层质量和较小的变形,提高齿轮的质量。

  二、渗碳件检验方法

  渗碳层深度和有效硬化层深度均为衡量渗碳质量的重要技术指标。合金钢渗碳层深度为过过共析钢+共析钢+全部过渡层的深度,且过共析层+共析层之和应为总深度的百分之五十。

  工件的渗碳层深度一般按照工件的载荷大小选择,一般弯曲疲劳断裂的齿轮渗碳层深度取下限,接触疲劳损坏的齿轮渗碳层深度取上限,载荷大的齿轮渗碳层深度取上限。

  渗碳零件通常是在淬火、回火后使用。

  1、渗碳后淬火、回火组织

  (1)直接淬火组织   渗碳温度较高,若直接淬火得到粗大状马氏体和较多的残余奥氏体,此时淬火应力大,容易产生裂纹。因此,渗碳后一般采用降温淬火,以析出部分碳化物,得到细针状马氏体和少量的残余奥氏体。因此,渗碳后直接淬火工艺,应该严格控制降温淬火的温度。

  (2)一次淬火和低温回火组织   一次淬火和低温回火组织是表层为较细的回火针状马氏体、少量的残余奥氏体和少量的颗粒状碳化物,心部组织为低碳马氏体。应严格控制一次淬火加热温度,以保证得到较细针状马氏体和不出现网状碳化物。

  (3)二次淬火和低温回火组织   二次淬火的目的是消除网状碳化物及细化组织。渗碳后表层碳含量偏高时,往往出现网状碳化物组织。例如,一次淬火工艺温度偏高,消除网状碳化物组织效果不佳,马氏体针较为粗大,残余奥氏体量多时,采用二次淬火工艺。先淬火加热温度选择在心部组织的Ac3以上,以消除网状碳化物和细化心部组织;然后淬火选择在Ac1以上加热温度,一般为780~800℃,采用油淬得到细小针状马氏体、少量残余奥氏体和颗粒状碳化物组织。

  2、金相试样一般采用随炉试样,试样应与工件材料牌号相同,具有相同的预备热处理状态,表面粗糙度应与工件相同。

   齿轮渗碳工艺及检验方法就介绍到这里,希望对大家有所帮助。

齿轮渗碳