一種解決18CrNi4A材料窄齒形零件齒頂過滲的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種解決18CrNi4A材料窄齒形零件齒頂過滲的方法。
【背景技術】
[0002]通常情況下，齒形零件滲碳層深度與其模數存在著對應關系，滲碳層深度多在(0.15?0.25)m左右(m為齒輪的模數)。齒輪淬火后會發生脫碳、變形等問題，考慮到磨削修正齒形造成的滲碳層深度降低的因素，因此，實際有效滲碳層深度還需在原有產品設計給定的滲層深度基礎上加上0.20?0.30mm左右。
[0003]小模數齒輪中，當齒頂寬度接近于齒高中部實際有效滲碳層深度的2倍時，由于靠近齒頂部分的齒面曲率大，滲碳過程中，滲碳速率會出現高于齒高中部及齒根圓角位置處的情況，即齒高中部滲碳層深度恰好合格時，兩側靠近齒頂部分的齒面滲碳層已經連在一起，致使該區域的碳濃度相對齒內高出許多，產生向齒內的碳濃度梯度擴散，最終齒頂完全滲碳。這種在保證齒高中部滲碳層深度指標時，齒頂的滲碳層深度超過了設計的指標情況，也就是俗稱的過滲現象。一旦齒頂完全滲碳，發生過滲現象，齒頂耐沖擊性能大幅下降，承受較大的沖擊載荷時容易折齒，進而造成嚴重的事故。這類齒頂存在過滲現象的齒輪，我們稱之為窄齒形零件。
[0004]窄齒形零件滲碳時，在控制齒高中部滲碳層深度的同時，設計也對齒頂的滲碳層深度控制提出了相應要求，以避免齒頂過滲。現有的工藝為防止齒頂完全滲碳(過滲)的發生，通常情況下，采取對齒面鍍銅后、在可控氣氛爐內齒面進行一次滲碳的方式加以解決，然而，這種方式并不能解決齒頂完全滲碳的問題。低壓真空滲碳技術日趨成熟，提出了采用低壓真空滲碳工藝來解決窄齒形零件齒頂完全滲碳的問題(齒頂同樣鍍銅防護)，但實驗結果表明，該工藝只是相對減輕齒頂完全滲碳的程度，仍然無法解決齒頂完全滲碳的問題。
[0005]作為航空機械傳動部件中重要的組成零件，窄齒形零件齒頂過滲后，會產生潛在的破壞性作用，一旦齒頂折斷，直接影響傳動部件的正常工作，甚至導致嚴重飛行事故的發生。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種解決18CrNi4A材料窄齒形零件齒頂過滲的方法，可以使零件齒高中部符合設計要求時，齒頂的滲碳層厚度也滿足要求，保證零件的正常使用。
[0007]本發明的技術方案是，所述的解決18CrNi4A材料窄齒形零件齒頂過滲的方法包括以下步驟:
1.齒形零件加工齒形后，對齒頂、及與齒頂相連的兩側齒面部分鍍銅防護，鍍銅層厚度在1?5 μ m ;
2.鍍銅后，零件進行清洗，轉入可控氣氛熱處理爐中；
3.可控氣氛爐滲碳碳勢設定為1.10?1.15，滲碳溫度900±10°C，進行第一次滲碳，滲碳時間為采用一次滲碳使齒高中部滲碳層深度達到設計要求時間的1/5?1/3，隨后爐冷至810±10°C，保溫30?100分鐘后，進行油冷；
4.在高溫回火爐內進行回火，回火溫度為650± 10°C，回火時間為3?6小時后，然后空冷至室溫，零件隨后進行酸洗、去銅、烘干；
5.對零件齒頂鍍銅，鍍銅厚度為1?6μ m，然后清洗，送入可控氣氛爐內進行第二次滲碳，滲碳時間為采用一次滲碳使齒高中部滲碳層深度達到設計要求的時間減去第一次滲碳時間；其它滲碳參數不變，滲碳結束后，零件爐冷至810± 10°C，保溫30分鐘以上，進行油冷;
6.將零件進行回火，回火溫度為650±10°C，回火時間3?6小時，然后爐冷卻至810± 10°C，保溫30分鐘后，進行油淬；
7.油淬后，零件迅速轉移至冷處理裝置中，在-180?-70°C冰冷1.5小時以上，隨后在100?150°C低溫回火1?4小時；
8.最終檢驗。
[0008]本發明改變了傳統的熱處理工藝，將一次滲碳改為二次滲碳，并在第一次滲碳前的鍍銅防護區由齒頂向與齒頂相連的兩側齒面部分外延，延伸的齒面線占整個齒面線的0?1/3范圍處，以1/5處為佳。第一次滲碳結束后，只保留齒頂鍍銅層區，進行第二次滲碳，通過這種工藝，最終使零件在熱處理過程中，齒頂的滲碳層深度合格，不會出現齒頂過滲現象。本發明工藝技術合理，達到了理想的效果，保證了零件的正常使用要求。本發明解決了18CrNi4A材料窄齒形零件齒頂過滲問題，齒頂的滲碳層深度減去磨削余量處于工藝要求的范圍內。
【具體實施方式】
[0009]—種解決18CrNi4A材料窄齒形零件齒頂過滲的方法，所述的方法包括以下步驟:
1.齒形零件加工齒形后，對齒頂、及與齒頂相連的兩側齒面部分鍍銅防護，鍍銅層厚度在1?5 μ m ;
2.鍍銅后，零件進行清洗，轉入可控氣氛熱處理爐中；
3.可控氣氛爐滲碳碳勢設定為1.10?1.15，滲碳溫度900±10°C，進行第一次滲碳，滲碳時間為采用一次滲碳使齒高中部滲碳層深度達到設計要求時間的1/5?1/3，隨后爐冷至810±10°C，保溫30?100分鐘后，進行油冷；
4.在高溫回火爐內進行回火，回火溫度為650± 10°C，回火時間為3?6小時后，然后空冷至室溫，零件隨后進行酸洗、去銅、烘干；
5.對零件齒頂鍍銅，鍍銅厚度為1?6μ m，然后清洗，送入可控氣氛爐內進行第二次滲碳，滲碳時間為采用一次滲碳使齒高中部滲碳層深度達到設計要求的時間減去第一次滲碳時間；其它滲碳參數不變，滲碳結束后，零件爐冷至810± 10°C，保溫30分鐘以上，進行油冷;
6.將零件進行回火，回火溫度為650±10°C，回火時間3?6小時，然后爐冷卻至810± 10°C，保溫30分鐘后，進行油淬；
7.油淬后，零件迅速轉移至冷處理裝置中，在-180?-70°C冰冷1.5小時以上，隨后在100?150°C低溫回火1?4小時；
8.最終檢驗。 實施例
[0010]以材質為18CrNi4A、模數m = 2.822、齒數47個、壓力角20°的齒輪為例。齒高中部的有效滲碳層深度要求在0.85?1.05mm、設計要求的齒頂有效滲碳層深度要求在0.85?
1.05mm，其具體的滲碳步驟為:
1.齒形零件加工齒形后，對齒頂、及與齒頂相連的兩側齒面部分鍍銅防護，鍍銅層厚度在 2 μ m ;
2.鍍銅后，零件進行清洗，轉入可控氣氛熱處理爐中；
3.可控氣氛爐滲碳碳勢設定為1.10，滲碳溫度900°C，第一次滲碳時間設定為1小時；滲碳結束后，待爐溫冷至810°C，零件轉入油中冷卻；
4.在高溫回火爐內進行回火，在高溫回火爐在650°C高溫回火4小時，然后空冷至室溫，零件隨后進行酸洗、去銅、烘干；
5.對零件齒頂鍍銅，齒頂進行鍍銅2μπι，然后清洗，送入可控氣氛爐內進行第二次滲碳，滲碳時間為傳統滲碳總時間3小時40分減去新工藝第一次的滲碳時間1小時，實際第二次滲碳時間為2小時40分；其它滲碳參數不變；
6.將零件進行回火，回火溫度為650°C，回火時間4小時，然后爐冷卻至810°C，保溫1小時40分后，進行油淬；
7.油淬后，零件迅速轉移至冷處理裝置中，在-80V冰冷2小時，隨后在150 °C低溫回火1小時30分；
8.最終檢驗。
[0011]檢驗結果表明，齒高中部的滲碳層深度在1.05mm左右，齒頂滲碳層深度在1.2_左右，去除0.2mm的磨削余量，齒頂剩余由于滲碳層深度為1.0_，通過該工藝路線的調整，齒頂沒有過滲現象發生，齒頂滲碳層深度合格。
【主權項】
1.一種解決18CrNi4A材料窄齒形零件齒頂過滲的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟: 1)齒形零件加工齒形后，對齒頂、及與齒頂相連的兩側齒面部分鍍銅防護，鍍銅層厚度在1?5 μ m ; 2)鍍銅后，零件進行清洗，轉入可控氣氛熱處理爐中； 3)可控氣氛爐滲碳碳勢設定為1.10?1.15，滲碳溫度900±10°C，進行第一次滲碳，滲碳時間為采用一次滲碳使齒高中部滲碳層深度達到設計要求時間的1/5?1/3，隨后爐冷至810±10°C，保溫30?100分鐘后，進行油冷； 4)在高溫回火爐內進行回火，回火溫度為650± 10°C，回火時間為3?6小時后，然后空冷至室溫，零件隨后進行酸洗、去銅、烘干； 5)對零件齒頂鍍銅，鍍銅厚度為1?6μ m，然后清洗，送入可控氣氛爐內進行第二次滲碳，滲碳時間為采用一次滲碳使齒高中部滲碳層深度達到設計要求的時間減去第一次滲碳時間；其它滲碳參數不變，滲碳結束后，零件爐冷至810± 10°C，保溫30分鐘以上，進行油冷; 6)將零件進行回火，回火溫度為650±10°C，回火時間3?6小時，然后爐冷卻至810± 10°C，保溫30分鐘后，進行油淬； 7)油淬后，零件迅速轉移至冷處理裝置中，在-180?-70°C冰冷1.5小時以上，隨后在100?150°C低溫回火1?4小時； 8)最終檢驗。
【專利摘要】本發明涉及一種解決18CrNi4A材料窄齒形零件齒頂過滲的方法，通過改變傳統的熱處理工藝，將一次滲碳改為二次滲碳，并在第一次滲碳前的鍍銅防護區由齒頂向與齒頂相連的兩側齒面部分外延等措施，最終使零件在熱處理過程中，齒頂的滲碳層深度合格，不會出現齒頂過滲現象。本發明工藝技術合理，達到了理想的效果，保證了零件的正常使用要求。
【IPC分類】C25D7/00, C23C8/20, C23C28/00
【公開號】CN105386044
【申請號】CN201510779943
【發明人】孫振淋, 師玉英, 辛玉武, 周動林, 王國成, 李殿峰, 吳彥芬, 金玉亮, 張宇慧, 郭宗斌
【申請人】哈爾濱東安發動機（集團）有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年11月13日