[发明专利]一种18CrNi4A钢螺旋锥齿轮的热处理方法

说明书

本发明公开了18CrNi4A钢螺旋锥齿轮的热处理方法，包括：(1)将工件除齿部以外的部位进行镀铜保护；(2)将工件进行第一渗碳处理；(3)对工件整体除铜，然后对工件除齿部和外圆以外的其他部位进行镀铜保护；(4)将工件进行第二渗碳处理；(5)对工件进行淬火，然后对工件进行深冷处理，再进行回火处理。本方法解决了现有技术的不同部位渗碳深度不同的工艺控制问题，以及两次渗碳深度控制精度低的问题，采用两次渗碳叠加技术，及在渗碳后进行淬火‑深冷处理‑回火处理，不仅能满足工件的不同部位对于渗碳深度要求不同的需求，而且能对各部位的渗碳深度进行精确控制，还能确保工件渗碳后的性能需求。

技术领域

本发明涉及一种热处理方法，尤其是一种18CrNi4A钢螺旋锥齿轮的热处理方法。

背景技术

航空齿轮作为航空发动机的关键零部件，可靠、准确的齿轮传动是保证发动机寿命的必要条件。为了提高齿轮表面的疲劳强度及耐磨性能，提高齿轮寿命，齿部及轴承跑道表面常采取渗碳处理，淬火后获得表面高硬度、心部高韧性的零件。18CrNi4A钢作为一种常用的的渗碳齿轮钢，当渗碳层深度≥1.0mm时，渗层深度波动大，尤其对于不同部位要求渗碳深度不同的零件，现有技术难以实现渗碳层深度的精确控制。航空产品中涉及一种螺旋锥齿轮零件，要求齿部渗碳深度1.75～1.95mm，外圆跑道渗碳深度0.95～1.1mm(测至HV550)，渗碳面硬度为≥58HRC，而现有技术难以实现对于该零件各部位渗碳深度和性能的精确控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种18CrNi4A钢螺旋锥齿轮的热处理方法，采用两次渗碳叠加技术，以及在渗碳后进行淬火-深冷处理-回火处理，不仅能满足工件的不同部位对于渗碳深度要求不同的需求，而且能够对各部位的渗碳深度进行精确控制，同时还能确保工件渗碳后的性能需求。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种18CrNi4A钢螺旋锥齿轮的热处理方法，包括如下步骤：

(1)将工件除齿部以外的部位进行镀铜保护；

(2)将工件进行第一渗碳处理，先加热升温至800～850℃保温30～60min，再升温至890～910℃保温10～20min，升温的同时升碳势至1.0～1.1％，保温420～480min后将碳势降至0.85～0.95％，保温300～360min后冷却；

(3)对工件整体除铜，然后对工件除齿部和外圆以外的其他部位进行镀铜保护；

(4)将工件进行第二渗碳处理；

(5)对工件进行淬火，然后对工件进行深冷处理，再进行回火处理。

本方案中，通过采用上述工艺流程，不仅能够能对各部位的渗碳深度进行精确控制，同时还能确保工件渗碳后的性能需求，其中采用的渗碳机制有利于零件的变形控制和零件整体充分奥氏体化，前面高碳势为强渗阶段，后面低碳势为扩散阶段，有利于渗碳深度和渗碳表面组织控制，防止碳势过高导致的表面碳化物堆积。本方案中，渗碳后的性能需通过依次进行淬火-冷处理-回火来达到最终的设计图样要求。

上述的18CrNi4A钢螺旋锥齿轮的热处理方法，优选地，步骤(4)中，所述第二渗碳处理为：加热升温至800～850℃保温30～60min，再升温至890～910℃保温10～20min，升温的同时升碳势至1.0～1.1％，再保温180～240min后降碳势至0.85～0.95％，保温60～120min后，于氮气气氛下冷却60～90min，冷至100℃以下出炉。

上述的18CrNi4A钢螺旋锥齿轮的热处理方法，优选地，步骤(5)中，所述淬火温度为810±10℃，保温时间为120～150min，油冷淬火。优化的淬火条件有利于更好地保证金相组织充分奥氏体化。