專利名稱：一種金屬工件熱處理工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬工件熱處理工藝，尤其涉及一種提高工件耐疲勞點蝕磨損的熱處理工藝。
背景技術：
125男式跨騎摩托車發動機的一般工作原理是在汽缸內由混合空氣和燃料(通常是汽油)的混合氣壓縮并點燃后形成爆炸，帶動曲軸運轉提供動力，即熱能轉化為動能的過程；然后曲軸通過初級齒輪把動力再通過主軸/副軸的不同檔位的不同速比，以低轉速到高轉速將動力傳遞到副軸上主動輸出齒輪，然后再通過鏈條驅動后輪運轉，達到摩托車行走的目的。那么作為主/副軸傳動機構主軸上的五檔齒輪就是傳遞高轉速動力的重要部件，該齒輪在傳遞動力及改變速度的運行過程中，一對嚙合齒面之間既有滾動，又有滑動， 而且齒根部還將受到脈動或交變彎曲應力的作用，這些應力主要有三種摩擦力、接觸應力和彎曲應力。由于常在高轉速、高功率載荷、多種應力作用狀態下服役，因此齒輪極易產生疲勞點蝕磨損，在該領域，因為該故障的導致的發動機異響的發生率比較高。所以在男式跨騎車摩托車發動機檢驗中必須經過發動機臺架耐久后符合國家標準要求才可以作為合格品上市。尤其某些125男式跨騎車在開發時，由于有比一般125男式跨騎車功率高(8. 5KW)、五檔齒輪比一般125男式跨騎車五檔齒輪齒的寬度小(小Imm)的特點，這樣齒輪上的單位負荷及應力非常大，這就導致齒輪更容易產生耐久點蝕磨損，所以在開發過程中就出現了發動機臺架耐久后出現疲勞點蝕磨損的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種金屬工件熱處理工藝，通過改善預熱、強滲、擴散和淬火工藝，從而改善齒輪點蝕磨損。本發明所要解決的問題是現有技術中齒輪易出現疲勞點蝕磨損的不足。本發明金屬工件熱處理工藝，步驟包括
步驟1，將待處理工件770士5°C和保護氣存在條件下預熱；
步驟2，升溫至870士5°C進行碳氮共滲，其中，強滲階段碳勢控制為1. 159Tl.25%，擴散階段碳勢控制為1. 059Γ1. 15% ；然后降溫至830士5°C進行保溫，保溫階段結束碳勢控制在 0. 90%" 1. 05% ；
步驟3，120士5°C條件下進行淬火； 步驟4，180士 10°C條件下進行回火，冷卻。本發明上述熱處理工藝中，各流程所需時間根據不同滲層深度而變化，本發明優選為如下時間
本發明上述熱處理工藝，步驟1中，預熱時間為25士5分鐘。本發明上述熱處理工藝，步驟2中，強滲階段時間為130 士 5分鐘；擴散階段時間為45士5分鐘；保溫階段時間為30士5分鐘。其中，強滲階段的前30士5分鐘為均溫階段，后95士5分鐘為正式強滲階段。本發明上述熱處理工藝，步驟3中，淬火階段時間為30士5分鐘。本發明上述熱處理工藝，步驟4中，回火時間為180 士 5分鐘。根據本發明所述熱處理工藝的一種優選實施方式，步驟2中，氮源由氨氣提供，碳源由甲醇和丙烷提供。更為優選地，所述甲醇在預熱開始階段通入，直至保溫階段結束時停止；所述氨氣在強滲開始階段通入，直至降溫至保溫階段時停止。本發明上述熱處理工藝，其中，甲醇流量為2 3.8L/min ；并通過丙烷調節熱處理環境中的碳勢。發明人還發現，本發明上述熱處理工藝中，氨氣流量不同，工件耐久疲勞強度也有所不同，本發明優選地，在強滲階段，氨氣流量為1. 5 3L/min，在擴散階段和擴散后降溫階段流量為1. 5^2. 5L/min，其余階段不通氨氣。本發明上述熱處理工藝，步驟3中，淬火完成后進行浙油，時間為20士5分鐘，溫度
可以是常溫或室溫。本發明金屬工件熱處理工藝，取消了現有熱處理工藝技術中的500°C預氧化過程， 并增加了保護氣氛下的預熱階段，并通過控制強滲、擴散和保溫階段的碳勢，從而使處理后的主軸五檔齒輪強度更高，經耐久測試，無點蝕狀況出現；說明本發明熱處理方法很好的解決了主軸五檔齒輪耐久點蝕磨損的問題。同時本發明熱處理工藝還可以用于其它金屬齒輪等工件的熱處理，以提高強度。
圖1為本發明熱處理工藝曲線圖。
具體實施例方式本發明金屬工件熱處理工藝，步驟包括
步驟1，將待處理工件770士5°C和保護氣存在條件下預熱；
步驟2，升溫至870士5°C進行碳氮共滲，其中，強滲階段碳勢控制為1.20士0. 05%，擴散階段碳勢控制為1. 10士0.05%;然后降溫至830士5°C進行保溫，保溫階段碳勢控制在 0. 90%" 1. 05% ；
步驟3，120士5°C淬火； 步驟4，180士 10°C回火，冷卻。本發明金屬工件熱處理工藝所用設備可采用現有技術已知的設備，可以是已經商業化的井式多用爐、可控氣氛密封箱式多用爐等多用爐，如豐東多用爐。下面通過具體實施例對本發明金屬工件熱處理工藝進行詳細的介紹和描述，以使更好的理解本發明，但下述實施例并不限制本發明范圍。實施例1
保護氣氛下，將齒輪在770士5°C進行預熱，預熱時間為25士5分鐘，預熱的同時通入甲醇，甲醇流量為3. 8L/min。
預熱后以最快速度將溫度升至870士5 °C，在此溫度下通入氨氣，氨氣流量為 2. 5L/min。通入甲烷將碳勢調節至1. 23%，進行碳氮共滲的強滲階段。135分鐘后進入擴散階段，氮氣流量調節至1. 5L/min,并將碳勢調節至1. 07%。50分鐘后，盡快將溫度將至830 士 5 °C，并在此溫度下保溫，同時停止氨氣的通入， 碳勢調節至0. 95%。保溫35分鐘，油冷淬火，淬火溫度為120士5°C，時間為30分鐘。淬火完畢，進行回火工藝，回火溫度為180士 10°C，時間為180分鐘；冷卻后結束所述熱處理工藝。實施例2
保護氣氛下，將齒輪在770士5°C進行預熱，預熱時間為25分鐘，預熱的同時通入甲醇， 甲醇流量為3. 8L/min。預熱后以最快速度將溫度升至870士5°C，在此溫度下通入氨氣，氨氣流量為 2. 5L/min。通入甲烷將碳勢調節至1. 18%，進行碳氮共滲的強滲階段。125分鐘后進入擴散階段，氮氣流量調節至1. 5L/min,并將碳勢調節至1. 08%。45分鐘后，盡快將溫度將至830 士 5 °C，并在此溫度下保溫，同時停止氨氣的通入， 碳勢調節至1. 02%。保溫45分鐘，油冷淬火，淬火溫度為120士5°C，時間為30分鐘。淬火完畢，進行回火工藝，回火溫度為180士 10°C，時間為180分鐘；冷卻后結束所述熱處理工藝。實施例3
保護氣氛下，將齒輪在770士5°C進行預熱，預熱時間為25分鐘，預熱的同時通入甲醇， 甲醇流量為3. 8L/min。預熱后以最快速度將溫度升至870士5°C，經過一端時間(如35min)使溫度穩定， 在此溫度下通入氨氣，氨氣流量為2. 5L/min。通入甲烷將碳勢調節至1. 20%，進行碳氮共滲的強滲階段。130分鐘后進入擴散階段，氮氣流量調節至1. 5L/min,并將碳勢調節至1. 10%。45分鐘后，盡快將溫度將至830 士 5 °C，并在此溫度下保溫，同時停止氨氣的通入， 碳勢調節至0. 98%。保溫45分鐘，油冷淬火，淬火溫度為120士5°C，時間為30分鐘。淬火完畢，進行回火工藝，回火溫度為180士 10°C，時間為180分鐘；冷卻后結束所述熱處理工藝。本發明上述實施例熱處理的齒輪，進行耐久性能測試，測試條件為四檔140H+三檔60H、7500r/min，確認時間2011年03月03日-2011年03月14日。測試結果顯示，本發明上述實施例熱處理的齒輪，沒有出現點蝕狀況。理化檢測結果顯示，本發明上述實施例熱處理的齒輪符合工藝要求，具體檢測結果見表1。 表1，本發明實施例熱處理齒輪金相檢驗結果
權利要求
1.一種金屬工件熱處理工藝，其特征在于，步驟包括 步驟1，將待處理工件770士5°C、和保護氣存在條件下預熱；步驟2，升溫至870士5°C進行碳氮共滲，其中，強滲階段碳勢控制為1.20士0. 05%，擴散階段碳勢控制為1. 10士0. 05% ；然后降溫至830士5°C進行保溫，保溫階段碳勢控制在0.90%" 1. 05% ；步驟3，在120士5°C條件下進行淬火； 步驟4，在180士 10°C條件下進行回火，冷卻。
2.根據權利要求1所述的熱處理工藝，其特征在于，步驟1中所述預熱時間為25士5分鐘。
3.根據權利要求1所述的熱處理工藝，其特征在于，步驟2中，所述強滲階段時間為 130士5分鐘；所述擴散階段時間為45士5分鐘；所述保溫階段時間為30士5分鐘。
4.根據權利要求1所述的熱處理工藝，其特征在于，所述步驟3中，淬火階段時間為 30 士 5分鐘。
5.根據權利要求1所述的熱處理工藝，其特征在于，所述步驟4中，回火時間為180士 5 分鐘。
6.根據權利要求1所述的熱處理工藝，其特征在于，步驟2所述碳氮共滲工藝中，氮源為氨氣，碳源為甲醇和丙烷。
7.根據權利要求6所述的熱處理工藝，其特征在于，所述甲醇在預熱開始階段通入，直至保溫階段結束時停止；所述氨氣在碳氮共滲開始時通入，直至降溫至保溫階段時停止。
8.根據權利要求6或7所述的熱處理工藝，其特征在于，在強滲階段，氨氣流量為1. 5 3L/min，在擴散階段和擴散后降溫階段流量為1. 5^2. 5L/min，其余階段不通氨氣。
9.根據權利要求6或7所述的熱處理工藝，其特征在于，甲醇流量為2 3.8L/min ；并通過丙烷調節熱處理環境中的碳勢。
全文摘要
本發明提供了一種金屬工件熱處理工藝，首先將待處理工件在保護氣條件下預熱，然后升溫進行碳氮共滲，最后淬火、回火、冷卻。本發明熱處理過的工件強度高，耐磨性好，經耐久測試和主要理化性能測試，均符合工藝要求。
文檔編號C23C8/80GK102230151SQ20111020343
公開日2011年11月2日 申請日期2011年7月20日 優先權日2011年7月20日
發明者楊清泉 申請人:新大洲本田摩托有限公司