深层渗碳工艺——缓冲渗碳

1．缓冲渗碳工艺简介 20CrMnMo作为优质渗碳钢，具有淬透性好，韧脆转变温度低，价格比高级优质渗碳钢低等优点。然而，20CrMnMo大模数齿圈进行深层渗碳（层深≥3．5mm）处理后，渗碳层中的碳化物往往呈网块状分布。

从齿轮行业看国内外热处理设备工艺现状与发展

为掌握和了解国内外热处理设备与工艺的最新发展动态，以适应“控制精确，质量精密”的要求，作者收集了相关的技术资料，在分类整理的基础上，结合齿轮行业的发展，本文从炉型、控制、电热元件、管路阀门、检测、介质和新工艺等方面分析了国内外热处理设备工艺现状与发展趋势。

大型齿圈的深层渗碳工艺优化

对大型齿圈的深层渗碳淬火工艺采用炉内快冷、不出炉直接高温回火和优化降温碳势等优化手段,渗层表面的颗粒状碳化物呈现弥散分布,层深为3.9mm/HV550。实物齿面硬度为59.3~60.5HRC,通过使用新型装炉工装,一齿圈的翘曲变形减少到1.5mm以下,效率提高了40%以上。

大型齿圈的深层渗碳工艺

大型中心传动硬齿面减速机是某公司的主打产品,因市场行情井喷,订单超过了100台,单重3860k g,材料为20CrMnMo,每台减速机含一级齿圈2件,齿圈外观尺寸为φ2791m m×φ2250m m×264 m m,径宽比〉1 0,有效截面尺寸〈300m m2。其热处理技术要求：渗碳淬火硬化层深≥3．6mm，端面翘曲≤3mm。大型齿圈的深层渗碳淬火难度包括变形控制和组织形态两个方面，这也是此次热处理技术风险点。

4320H行星齿轮轴渗碳淬火工艺优化

分析了齿根渗碳硬化层深的影响因素,通过采取增加预渗、延长淬火保温时间及改善淬火油的流速等工艺措施,使齿根硬化层深增加了约1.6倍,齿根硬化层深/齿面硬化层深比值约为75%,满足了AGMA 3级齿轮要求。

渗碳淬火不良碳化物的解决办法

某公司常用渗碳材料为20crNi2MO、17Cr2Ni2Mo（17CrNiM06，18CrNiM07—6），在日常渗碳淬火过程中，偶尔会发生碳势失控，碳化物超标的现象，如何有效消除碳化物又能保证表面硬度，是技术难点。结合多年来消除碳化物的经验，本文总结了一套相对简单而有效的方法。

940℃渗碳工艺探索与应用

渗碳的常规工艺温度一般为920～930℃,近年来,为响应国家节能减排的号召,提高热处理效率,高温渗碳有了一定的发展,渗碳温度的提高可显著地缩短渗碳时间,降低成本和能源消耗.但是高温渗碳面临两个问题,一是要求设备有高可靠性,二是要求晶粒不致粗大. 某公司引进的井式渗碳炉渗碳温度最高可支持950℃渗碳,2011～2012年在井式渗碳炉中采用940℃进行深层渗碳工艺试验,取得较好的经济效益.

深层渗碳淬火齿轮剥落原因分析

在某小型热处理厂经过渗碳淬火处理的大模数齿轮，在使用2个月后，多个轮齿出现了程度不同的剥落现象。本文从原材料质量状况、渗碳淬火过程和组织形态特点等方面分析了剥落现象的产生原因。

不同渗碳淬火模式下的18CrNiMo7-6钢晶粒度研究

研究了两种渗碳淬火模式下18CrNiMo7-6钢奥氏体晶粒度的粗化趋势:直接淬火模式下,940℃保温70h后,晶粒粗化至2.5级;再加热淬火模式下,940℃保温150h后,晶粒粗化至4.5级。从细化晶粒角度,渗碳再加热模式优于直接淬火模式。

重载齿轮渗碳淬火标准适用性分析

比对了AGMA、ISO6636和JB/T 6141等渗碳淬火标准,提出了心部硬度、齿根与齿面有效硬化层深比例,残留奥氏体等评级指标新观点。

深层渗碳对热处理设备的要求

近年来,深层渗碳在大模数齿轮热处理中已经得到越来越广泛的应用。但因深层渗碳在高温状态下和高碳势气氛中时间较长,在热处理过程中,对设备也必须提出更高的要求。本文通过理论分析并配合具体试验数据较为明确地阐述了深层渗碳对热处理设备的一些具体要求。

风电齿轮渗碳淬火变形分析与改善

针对风电某大兆瓦平行级齿轮在渗碳淬火过程中齿部畸变严重的问题,通过分析磨齿对中数据,采用平装渗碳,保证在平装渗碳时端面各点均匀支撑,降低零件入炉温度,增加等温阶梯工艺段,延长等温时间,降低渗碳温度;采用挂装淬火,使用两点支撑工装支撑齿轮内孔,淬火料盘工装底部增加网孔阻尼工装,降低淬火冷却介质相对流动速度。经以上改善,零件轴向圆跳动从1.06mm以上降低至0.52mm以下,节圆跳动从0.18mm降低至0.1mm以下,磨齿对中数据显示齿部畸变减小约40%,小批量合格率100%。

大型内齿圈感应淬火裂纹研究与改善

通过优化大型内齿圈感应淬火工艺,解决了裂纹问题,稳定了产品质量。

薄壁齿轮渗碳淬火变形的控制

主要讨论了水平装炉与悬挂装炉方式对薄壁齿轮渗碳淬火变形的影响,使节圆跳动从平均0.34mm减小至0.04mm,端面跳动从平均1.06mm减小至0.15mm,满足实际生产需求。

热处理装炉方式对行星齿轮变形的影响

对比了两种不同的热处理装炉方式对风电齿轮箱用行星齿轮渗碳淬火变形的影响。测量结果表明:经套装+垫块装炉热处理后,行星齿轮内孔圆度及上下锥度比分布式平放装炉分别改善65%和74%,齿面公法线变形量改善了52%,显著降低了后续内孔精车和磨齿成本。

感应淬火全齿宽硬化工艺研究及改善

通过设计新结构感应器及工艺参数DOE试验,优化感应淬火工艺,解决近齿轮端面处齿根未硬化而齿面过热烧熔问题,实现了全齿宽硬化,提升了齿轮的承载能力及品质。

18CrNiMo7-6中小模数齿轮的心部硬度影响因素研究

18CrNiMo7-6钢是一种高强度合金钢,此材料合金含量较高,淬透性较好,对于中小模数齿轮,心部硬度的控制是难点。主要针对淬火工艺、原材料、淬火冷却介质等影响心部硬度的几个因素进行研究,通过控制材料、改进工艺等对零件的心部硬度及组织进行控制。

42CrMo钢输出法兰感应淬火的数值模拟及验证

基于电磁-热-组织-应力耦合模型,采用数值模拟研究了42CrMo钢输出法兰感应淬火过程中的温度、组织和应力的变化规律,同时采用硬化轮廓对比和硬度检测验证了模拟的可靠性。研究表明,在加热阶段,输出法兰圆弧过渡区的上、下尖角比中间位置先到达奥氏体化温度,感应区域温度到达材料居里点后加热效果逐渐减小;随着温度升高,法兰表面的组织由原始组织向奥氏体组织转变;法兰表面应力在加热阶段为压应力状态,加热开始阶段迅速增大,随着内部温度升高逐渐减小;在淬火阶段,温度迅速降低,表层奥氏体快速转变成马氏体,表层处应力经过短暂拉应力时刻,然后转变成压应力(轴向、径向和切向应力都为压应力),其中径向压应力最大,约为460 MPa。

18CrNiMo7-6和20CrNi2Mo钢渗碳工艺参数优化与应用

对不同渗碳工艺下的18CrNiMo7-6和20CrNi2Mo钢淬火后进行显微组织观察和硬度测试。结果表明,为使18CrNiMo7-6钢获得弥散分布的颗粒状碳化物的渗层组织和较高的表面硬度,采用的强渗和扩散碳势分别为1.05%和0.80%,20CrNi2Mo钢采用的强渗和扩散碳势分别为1.25%和0.90%。造成这种差异的主要原因是18CrNiMo7-6钢中富含碳化物形成元素Cr,而20CrNi2Mo钢富含非碳化物形成元素Ni。

淬火介质对42CrMo钢棒淬火组织及硬度影响的数值模拟及试验验证

基于有限元计算分析了直径为Φ40 mm的42CrMo钢圆棒试样分别使用淬火油和PAG水基液淬火后试样不同位置的组织、硬度以及淬火过程中的温度变化,采用硬度检测和显微组织分析对模拟结果进行了验证。结果表明,当使用淬火油淬火时,试样表面由奥氏体向马氏体和贝氏体转变,心部由奥氏体向贝氏体转变;当使用PAG水基液淬火时,试样表层几乎转变成马氏体,心部转变成马氏体和贝氏体;试样经淬火油和PAG水基液淬火后,表面硬度分别为58和55 HRC,均由表面至心部硬度逐渐降低,但使用PAG水基液淬火后试样的心部硬度比用淬火油的高5 HRC,约为50 HRC。