[发明专利]一种Q&P&T工艺下的汽车传动齿轮

说明书

一种Q&P&T工艺下的汽车传动齿轮。主要包括以下步骤：热处理前对齿轮进行渗氮处理和物理气相沉积处理镀Cr‑Al‑N形成多层硬化层。热处理过程采用加热至850~920°C奥氏体化温度，保温3~10min，在盐浴炉中淬火至150~220℃后保温1~3min，淬火完成后进行碳配分（在盐浴炉中加热至400~480℃保温10~180s），接着降温至200~250℃进行低温回火、保温2~4h，并空冷至室温（Q&P&T）。本发明工艺简单，在对齿轮进行表面处理的情况下又进行Q&P&T热处理增加残余奥氏体含量和稳定性，可以在保证齿轮表面的硬度、耐磨性、热稳定性和抗疲劳性能达到要求的同时提高芯部的韧性、强度。由于残余奥氏体的TRIP效应，能有效地防止齿轮的脆性断裂并提升其抗冲击性能。热处理时间短还可以达到节省能源的目的。

技术领域

本发明涉及齿轮表面处理和机械加工领域，具体涉及一种Q&P&T工艺下的汽车传动齿轮。

背景技术

热处理是通过把齿轮加热到相变温度以上某一温度，通过不同的保温与冷却工艺得到所需要的马氏体组织的过程。热处理的过程直接关系到钢材的组织结构与状态从而影响齿轮的使用性能和寿命。淬火-碳配分-回火（Q-P-T）热处理工艺为：较低温度奥氏体化，淬火至 M_s和 M_f温度之间某一温度以获得适量的马氏体，更多残余奥氏体富碳，并稳定至室温，常用较高温度停留、进行碳分配，和在回火温度下停留一段时间进行回火。物理气相沉积是在真空条件下采用物理方法将材料源气化成气态原子、分子或离子,在基体表面沉积薄膜的过程，通过PVD技术可以提高齿轮表面使用性能。目前汽车用齿轮钢大都具有良好的硬度和耐磨性能，但存在塑韧性和强度不高等缺点。随着对汽车性能要求的不断提升，良好的齿轮传动效果对汽车安全使用寿命和节省能源方面具有重大的意义。人们对于如何在保证齿面硬度与耐磨性的同时保证齿轮心部的强韧性问题上做了很多工作，而解决这一问题的根本原则归结于两方面：即保证齿轮表面的硬度、耐磨性和抗氧化能力的同时保证芯部具有足够的强韧性；保证表面的硬化层均匀性与提高芯部残余奥氏体的稳定性，使用时还应有较高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，还要具有较高的抗过载和抗冲击能力。传统的渗氮方法得到的氮化物颗粒弥散程度低，会有网状组织生成，且生产周期长，耗能高，已不能满足关键件的性能要求。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种Q&P&T工艺下的汽车传动齿轮的处理方法。本发明可以综合提高齿轮表面使用性能和芯部的强度和韧性，高效，减少污染并节省成本。具体的步骤为：

第一步，表面强化处理；

第二步，奥氏体化；

第三步，淬火；

第四步，碳配分；

第五步，低温回火。

所述第一步，表面强化处理包括表面渗氮和物理气相沉积：利用预氧化两段快速渗氮法渗氮，渗氮预氧化温度350~400℃，保温0.5h，继续升温至渗氮温度490℃，保温3.5h，氨气分解率40%~50%，继续升温至510℃，保温21h，氨气分解率65%~75%，通入氨气或氨气裂解气冷却至150℃出炉自然冷却,渗层深度0.31~0.37mm，物理气相沉积镀Cr-Al-N：采用直流非平衡磁控溅射技术，将工件置于反应室中，抽真空置于Ar+N2环境中沉积，四周分别是Cr和纯Al靶材，通过控制使铝的含量提高到64%，在磁场中进行沉积，沉积在工件表面形成6~8μm厚的覆盖层再进行热处理。

所述第二步，奥氏体化，真空中加热A_c3线温度以上及加热到850℃~920℃保温3~10min。

所述第三步，淬火，在盐浴炉中淬火至50~220℃并保温1~3min。

所述第四步，碳配分，淬火完成后进行碳配分，在盐浴炉中加热至400~480℃保温10~180s。