[发明专利]用于变速器内齿圈的气体渗碳淬火工艺

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种材料处理技术领域的方法，具体是一种用于内齿圈零件的基于低压真空渗碳淬火连续生产线的气体淬火工艺。

背景技术

GF6系列变速器是美国通用汽车公司更新换代产品，是目前世界上开发的最先进的自动变速器之一。GF6零部件热处理冶金和变形一致性要求均相当高，全部齿轮零件都采用ECM低压真空渗碳设备和高压气淬技术进行热处理。内齿圈零件由于其径大壁薄，如图1所示，为GF6系列自动变速器内齿圈零件；真空渗碳气淬热处理后的失圆变形导致的报废一直比例较高，是热处理的一大难点。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102409151A，公开日2012-04-11，记载了一种汽车驱动桥内齿圈热处理工艺，该技术包括碳氮共渗→淬火→清洗→回火→矫正变形处理步骤，在低温碳氮共渗工序之后、淬火工序之前，立即将控制内齿圈变形的心轴装入内齿圈的步骤，所述心轴直径尺寸为低温碳氮共渗并直接淬火后的内齿圈齿顶圆直径的100.02％～100.03％。所述心轴外圆上加工形齿；解决了内齿圈渗碳淬火热处理后失园变形超差问题，提高了热处理的产品合格率，特别适用于重型载重汽车用驱动桥内齿圈的热处理。但该现有技术在淬火时进行油淬冷却，适用于重型载重汽车驱动桥；无法适用于轻型自动变速器轿车或其他乘用车。

中国专利文献号CN1101457287，公开日2009-06-17，记载了一种薄壁内齿圈的辅助淬火工装与淬火方法，该薄壁内齿圈辅助淬火工装，包括与薄壁内齿圈的内径相适配的工装本体以及用于承托薄壁内齿圈的料盘，工装本体包括可拆卸连接的至少两个定径件，每个定径件的高度分别与薄壁内齿圈的高度相适配。其淬火方法为将由至少两个可拆卸连接的定径件组合形成的工装本体装入至少两个薄壁内齿圈的内孔中进行淬火处理。则在加热炉的高度允许的情况下，可同时实现对两件以上的薄壁内齿圈进行加热、淬火处理，可大大提高淬火效率，尤其适合在各种薄壁件的淬火工艺中推广使用。但该技术是将二个或多个工件夹持在该工装内进行加热、保温，且为液体介质内淬火，其操作结构和工艺较为复杂，制造成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于变速器内齿圈的真空渗碳淬火工艺，针对目前美国通用汽车GF-6自动变速器的1226、1219和0683等内齿圈零件淬火后，失圆变形大等缺陷，合格率偏低的状况，对ICBP600低压真空连续生产线的热处理工艺进行重新设计调整，以达到较好的状态；本发明成本低廉、操作简便且具备无限扩充能力。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用真空慢速预热的方式，将待处理零件进行乙炔渗碳后，采用四阶段氮气淬火，并最终经回火后完成工艺。

所述的真空慢速预热是指：在真空条件下采用650-700℃进炉，用90-150分钟时间，将待处理零件缓慢加热到900-930℃，优选加热到900℃；

所述的渗碳是指：在900-930℃，优选910℃环境下以1000-1500升/小时的通入量采用C₂H₂作为渗碳剂进行渗碳；

所述的四阶段淬火是指：在850-900℃，优选880℃的氮气环境下进行四阶段淬火，淬火室压力及双淬火风扇的功率设置如下：

所述的变频淬火风扇的输出功率与风扇转速满足线性关系，即0％-100％功率对应0～3000rpm线性映射，使待处理零件的冷却与连续冷却转变(CCT)曲线相匹配，达到控制淬火畸变的效果。

所述的回火是指：在170℃环境下保温三小时。

与现有技术相比，本发明通过四阶段淬火，实现“保证金相”和“控制变形”的平衡。从金相方面能将齿圈零件的平均心部硬度从目前的50HRC降低到45HRC。

附图说明

图1为变速器内齿圈零件实样图；

图中：a为内齿圈1219，b为内齿圈1226，c为内齿圈0683。

图2为高压气体淬火室结构示意图；

图中：1气体通入口、2风扇、3热交换器、4导流板。

图3为高压气体分级淬火原理示意图；

图中：Ac1奥氏体化开始转变温度、Ac3完全奥氏体化转变温度、Ms马氏体转变的起始温度、B贝氏体、F铁素体、P珠光体。

图4为改进前加热方式曲线示意图。

图5为改进后加热方式曲线示意图。

具体实施方式