20CrNi2Mo材料齿轮渗碳工艺改进

维普资讯

第2 8卷第 1期20 07年 2月

热处理技术与装备R HU IJS U HU EC L I HU Y Z ANG E B I

V0 . 8. . 12 No 1 F b20 e,0 7

工

艺

2 CN2 0 r iMo材料齿轮渗碳工艺改进陈云祥涂小龙郁俐，,(. 1浙江机电职业技术学院，浙江杭州 30 5; 10 3杭州 3 10 ) 123 2杭州前进齿轮箱集团有限公司热处理厂， .浙江

摘

要： 2 CN2 o将 0 ri渗碳钢材料齿轮渗碳工艺由传统的渗碳一 M缓冷一球化退火一加热淬火一低温回火，

改为渗碳后直接淬火，并从理论上分析了直淬的可行性， 0 riM为2 CN2 o的渗碳热处理工艺的改进提供了一些实践经验和理论数据。

关键词： CN2 o渗碳； 2 ri; 0 M直接淬火；碳势控制中图分类号：G 5. 1 T 168 文献标识码： B文章编号：6 3- 9 120 )1- 0 2—0 17 4 7 (07 0 03 2

I r v me to O Ni M o Ge r Ca b n z to r c s mp o e n f2 Cr 2 a r o ia in P o e sCHEN n xa g TU a -o g YU i Yu - i n, Xi o ln, L

( . hj n stt o c a i l n l tc n ier g H nzo Z e ag 0 3 C i; 1 Z e agI tue f hnc dEe r a E gne n, a gh u hj 3 0 5, h a i ni Me aa ci l i i n 1 n

2 H a Tet n at y H ghuQaj erBxGopLd H ghu Z eag 3 0,hn ) . et ra t c r, a zo i i G a o r t, a zo hj 23 C ia me F o n nn u n i n 1 1Ab t a t n t a f h r dt n r c s f a b n zn—lw c o i g a n ai g h a n u n h lw tr— s r c:I se d o e t i o a p o e so r o i g so o l— e n e t g q e c e t a i l c i n n l i o n p r t r e e i g a d r c e c i g atr c r n z t n p o e sw sr i d a d t e n 2 C N 2 a— e au e tmp r, ie tq n h n f

a b iai r c s a a s i d o 0 r i Mo C n u e o o e n r r o ii g se l a .F r r r,fa i i t f r t e c ig i t o ei l a lz d, b n zn te e r u t e mo e e sbl y o i c u n h n e rt al a y e a d s mep a t g h i d e q sh c yn n o rc— i c x e e c s a d t e r t a aa ae p o ie o e i r v me t f a b n z t n h a n r c s . l a e p r n e n o e c d t rvd d frt mp o e n r o iai e t g p e s i h il r h o c o i o Ke wo d: 0 r 2 y r s 2 C Ni Mo;C r n z t n; r c u n h n; a b n p t n i o t l a b iai Di tq e c i g C o o e t c n r o o e r l a o

0前言

2 CN2 o 0 ri是上世纪八十年代末九十年代初从 M

l 2 CN2 o工艺特点 0 riM

美国引进的渗碳钢，一般用于制造重载、大模数的齿由于 2 CN2 o 0 ri材料中镍含量较高， M热处理渗轮。杭齿也将该材料用于制造大型工业传动齿轮箱碳工艺有其特殊性。为了获得理想的金相组织和表的齿轮，该类齿轮模数均在 2 0以上。从化学成分分面硬度，常规的热处理工艺为：渗碳后缓冷一等温球析及热处理工艺资料介绍，此材料的工艺为：渗碳缓冷一高温回火或等温球化退火一加热淬火一低温回化退火(或高温回火 )一加热淬火和低温回火。 2可行性分析

火[] 1。这种传统渗碳工艺较为保守，生产周期也较长。杭齿由于设备所限，无法进行该类材料的渗碳后缓冷工艺 (该材料渗碳后不能在空气中冷却)因，此对 2 CN2 o 0 r i材料齿轮的渗碳必须另僻途径， M进行稳妥的工艺改进。为此，们从 2 CN2我 0 riMo材料工艺特性着手开

N是扩大区的元素。由于2 CN2 o i 0 ri材料中 M N含量较高， i降低了 A点， 1增大了奥氏体的形成速度，使共析成份的碳含量降低，且随着 C、 i rN含量的增加， s M点下降，故渗碳时表面易形成碳化物。因此， N含量较高的渗碳钢，对 i传统的工艺是渗碳一

缓冷一高温回火(或等温球化退火)加热淬火一一低

始进行改进的分析论证，以探讨工艺改进的可行性。收稿日期：06— 9—1 20 0 3

作者简介：陈云祥(94一 )男， 16,副教授，主要从事热处理工艺、金相分析、教学等工作。

维普资讯

第1期

陈云祥等：0 riMo 2 CN2材料齿轮渗碳工艺改进

- 3 3

温回火。高温回火使马氏体分解为回火索氏体，同时残余奥氏体中将析出含 c的碳化物， r因而使残余奥氏体的马氏体点升高，回火后的冷却过程中残在余奥氏体将全部分解，在重新加热淬火时，铬的碳化物溶解较慢，奥氏体中的碳和铬的含量减少，淬火冷却后的组织较细且残余奥氏体量较少。 c、i rN含量较高的渗碳钢，由于共析成份的碳含量降低，渗碳时表面易形成碳化物，使表层奥氏体中的碳含量低于次表层。由 C T曲线可知， C随含碳量的提高，淬透性也提高， C曲线右移。这样，果渗如碳后空冷，表层可能会形成屈氏体组织，次表层形而

根据此材料的这种特性，我们分析，如果将渗碳表层的碳浓度和整个渗碳层的碳浓度梯度都控制在一

个适当的范围内，同时选择一个合理的淬火温度

和淬火介质，则实现 2 CN2 o 0 riM渗碳直接淬火还是有可能的。关键是要控制好表面碳势和淬火温度， 尤其是扩散期的碳势。2 1 2 CN2材料特性 . 0 riMo 2 CN2材料的化学成份见表 1 0 riMo。由表可知，钢种镍含量较高，铬、含量之该且镍比接近 13其淬透性达到最佳。:, 22工艺试验与结果分析 .根据以上分析，先对此材料进行了多次渗碳首工艺试验。采用 3 m× 6m的圆棒试样进行 2m 7 m

成马氏体组织，由于马氏体的比容大，因此渗碳后空冷易产生表面裂纹。而渗碳直接淬火后，出现碳易化物级别超差，马氏体、残余奥氏体级别超差，硬度偏低等现象。

渗碳，严格控制碳势、淬火温度，并直接淬火。其中 两次的具体参数和检验结果如表 2:

表 1化学成分(质量分数)

%

表 2试棒渗碳参数及检验结果碳 Y/ o )￣

次数

渗碳温度/ ℃

一

淬火温度/ ℃

表￣/ R H C

金相组织

强渗期‘扩散期

淬火前

由多轮工艺

试验的结果可以看出，我们前面的 分析是正确的，处理结果达到了设计要求，说明该工艺是可行的，关键是要严格控制扩散期和淬火前的碳势及淬火温度。如果人工控制难度较大，采用可自动控制以实现之。3工艺实施

o. 5 4齿轮为例，料为 2 CN2 o齿顶圆直径 3材 0 ri, M 18 m,宽 4 2ml渗层深度要求 3 3—3 9 4 5m齿 2 i, l . . m m。这么大的齿轮，么深的层深，企业均为第这在一

次，对我们是一个严峻的考验。

3 2工艺过程 .

所用设备是具备碳控系统自动化控制的井式气体渗碳炉，可以根据不同层深的零件编制相应的工艺程序而自动进行碳势、时间及过程控制。由于采用渗碳直接淬火工艺，以对工艺参数进行了较大所的调整。对强渗和扩散期的碳势、间，火温度和时淬通过工艺试验并考虑到零件的形状尺寸，用选

由无锡天龙生产的 10 m× 80m 60m 10 m井式气体渗碳炉生产。该设备具备炉内主控、炉外辅控的精确温度控制系统以及采用欧陆 40 0 8可编程碳控表

淬火前的碳势作了严格的规定。升温时，当控制适升温速度， 80o均温一定时间，在 5 C升温至 90o 3 C均温半小时后进人强渗，强渗期碳势为 12 . .%扩散期碳势为 0 8%, .5降温后碳势为 07%,火温度为 .3淬 80℃, 6=油中淬火冷却， 2在 Oc机 I最后 10a低温回 8:【火。具体工艺过程见图 1。 (下转第 5 8页 )

的精确碳势控制系统。通过辅之以人工抽样，在整个操作过程中能更准确地控制炉内碳势。 3 1生产零件 .从 20年 …… 此处隐藏：3672字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……