[发明专利]大型挖掘机齿轮的渗碳淬火方法

说明书

本发明涉及一种大型挖掘机齿轮的渗碳淬火方法，包括如下步骤：升温均温步骤；强渗步骤；扩散步骤；降温均温步骤；一次淬火步骤；等温球化退火步骤；二次淬火步骤；低温回火步骤。本发明的大型挖掘机齿轮渗碳淬火方法能大幅缩短渗碳淬火时间，获得高的渗碳速度，节约能耗，提高生产效率，同时又能有效细化晶粒，获得弥散分布的细粒状碳化物，改善齿轮表面的金相组织，提高齿轮的齿面硬度和耐磨性，提高齿轮的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种大型挖掘机齿轮的渗碳淬火方法，属于热处理技术领域。

背景技术

挖掘机一般是由电力驱动，通过电动机运转做功与减速箱齿轮动力来实现连续作业的工程机械。随着我国在道路交通、能源水利、城市建设等各方面基础设施建设的迅猛发展，大型挖掘机市场需求量逐年上升，发展前景强劲。但是大型挖掘机工作环境比较复杂，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，大型挖掘机齿轮不仅承载重，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，大型挖掘机齿轮的原材料常采用18Cr2Ni4WA合金钢，渗碳淬火方法如图2所示，将大型挖掘机齿轮放置在渗碳炉内温度升高920±5℃，进行强渗10-12小时，在同温度下进行扩散10-12小时，在强渗时碳势CP控制在1.20±0.05％，而扩散时的碳势CP为0.85±0.05％，随后随炉降至830±5℃保温1-2小时后进行油淬火，再将齿轮放在回火炉中加热至160-220℃进行低温回火，保温时间为2-3h；然后出炉空冷至室温。该方法的渗碳温度低，强渗碳势高，炉内易沉积大量碳黑，导致炉内碳势波动，对碳势控制造成很大困难。同时，该方法渗碳时间长，且处在同一温度，由于钢中的Cr、W等碳化物形成元素会与碳形成稳定的合金碳化物，吸碳能力强，使渗碳层碳浓度升高，不利于碳元素的扩散，渗碳层浓度梯度变陡，易出现大块状、网状碳化物，破坏了基体组织的连续性，严重影响了渗碳层质量，使齿轮在后续磨削加工过程中易产生磨削裂纹，并使齿轮在周期性接触应力作用下易于疲劳，形成麻点和表层剥落。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型挖掘机齿轮的渗碳淬火方法，能大幅缩短渗碳淬火时间，获得高的渗碳速度，节约能耗，还能消除有害碳化物，获得弥散分布的细粒状碳化物，并提高生产效率。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种大型挖掘机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，先将齿轮置于渗碳炉内加热至750±10℃，保温3-4h；

⑵、强渗步骤，渗碳炉升温，齿轮随炉加热至960-980℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，控制碳势CP在1.30±0.05C％，维持一段渗碳时间t强渗；

⑶、扩散步骤，渗碳炉升温，齿轮随炉加热至1040-1060℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，控制碳势CP为0.90±0.05C％，且扩散时间t扩散是强渗时渗碳时间t强渗的1.5倍；

⑷、降温均温步骤，降低炉温，齿轮随炉降温降至840±10℃，向渗碳炉内通入渗碳剂渗碳，在降温过程中维持炉内碳势CP在0.90±0.05C％，并保温2-3h，；

⑸、一次淬火步骤，将840±10℃的齿轮进行油淬，且淬火油温度在65-95℃；

⑹、等温球化退火步骤，将第一次淬火后的齿轮在炉内加热至650±10℃、保温3-4h；再将齿轮升温加热至720±10℃、保温3-4h；随后将齿轮降温至650±10℃、保温5-6h；最后齿轮随炉冷却至550℃，出炉空冷至室温；

⑺、二次淬火步骤，将经过等温球化退火后的齿轮在炉内加热至760±10℃、保温3-4h；再将齿轮随炉升温至820±10℃、保温2-3h；然后将在820±10℃的齿轮进行油淬，淬火油温度为65-95℃；