[发明专利]低速重载齿轮的渗碳淬火方法

说明书

本发明涉及一种低速重载齿轮的渗碳淬火方法，包括如下步骤，⑴、升温均温步骤，⑵、强渗步骤，⑶、扩散步骤，⑷、降温步骤，⑸、高温回火步骤，⑹、淬火步骤，⑺、冷处理步骤，⑻、低温回火步骤，发明的低速重载齿轮渗碳淬火方法能有效消除齿轮渗碳层有害碳化物，获得弥散分布的细粒状碳化物，大幅降低表面残余奥氏体含量，改善齿轮表面的金相组织，提高齿轮表面硬度和耐磨性，提高产品的热处理性能。

技术领域

本发明涉及一种低速重载齿轮的渗碳淬火方法，属于热处理技术领域。

背景技术

低速重载齿轮主要应用于矿山、冶金等大型设备的传动系统中，其运行工况比较恶劣，传动功率大，扭矩大，传动比大，转速低，减速箱内齿轮容易受到载荷冲击与机械振动的影响而失效。因此，低速重载齿轮不仅承载重，冲击力强，而且安全性能要求高，使用时要求有优良的表面硬度、耐磨性能和抗过载能力，既要求齿轮齿面的硬化层深度较深，而且要求齿轮的心部力学性能良好。

目前，低速重载齿轮材料常采用20Cr2Ni4、18Cr2Ni4WA、17Cr2Ni2Mo等合金钢，因其合金元素含量高，渗碳后表层的碳含量高，因而在渗碳淬火后的工件中会存在有大量的残余奥氏体，使工件的表面硬度降低。在淬火后的齿面磨削加工中，会出现网状裂纹，导致工件报废或者在运行过程中失效。现有低速重载齿轮的传统渗碳淬火方法见图2所示，将低速重载齿轮放置在渗碳炉内温度升高930±5℃，进行强渗9-10h，在同温度下进行扩散9-10h，在强渗时碳势CP控制在1.10±0.03％，而扩散时的碳势CP为0.75±0.03％，随后随炉降至840±5℃保温1-2h后进行油淬火，再将齿轮放在回火炉中加热至180-220℃进行低温回火，保温时间为3-4h；然后出炉空冷至室温。但该方法未能解决齿轮渗碳淬火后表面残余奥氏体含量偏高的问题，齿轮表面硬度偏低，在后续的运行过程中易出现早期的齿面磨损。

为了解决上述技术问题，有必要新开发一种大型挖掘机齿轮的渗碳淬火热处理方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效消除齿轮渗碳层有害碳化物，获得弥散分布的细粒状碳化物，大幅降低表面残余奥氏体含量，提高齿轮表面硬度和耐磨性，提高方案早产品的热处理性能的低速重载齿轮的渗碳淬火方法。

本发明为达到上述的目的的技术方案是：一种低速重载齿轮的渗碳淬火方法，其特征在于：包括如下步骤，

⑴、升温均温步骤，将齿轮置于渗碳炉内加热至750±10℃，保温时间为2-3h；

⑵、强渗步骤，加热渗碳炉，齿轮随炉加热至930±10℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，碳势CP控制在1.15±0.05C％，维持一段渗碳时间t_强渗；

⑶、扩散步骤，降低渗碳炉温，齿轮随炉降至910±10℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，碳势CP控制在0.75±0.05C％，维持一段渗碳时间t_扩散，且扩散时间t_扩散是强渗时渗碳时间t_强渗的1.2倍；

⑷、降温步骤，降低渗碳炉温，齿轮随炉降温至800±10℃，保温时间为2-3h，出炉空冷至室温；

⑸、高温回火步骤，将齿轮放在回火炉中加热至650±10℃，保温时间为3-4h；

⑹、淬火步骤，再将齿轮加热至810±10℃，保温时间为2-3h，然后进行油淬，淬火油温度为65-95℃；

⑺、冷处理步骤，将经过淬火后的齿轮冷却至-60℃，保温时间为0.5-1h，然后升温至室温；

⑻、低温回火步骤，最后将齿轮放在回火炉中加热至180-240℃进行低温回火，保温时间为3-4h；然后出炉空冷至室温。