大模数重载人字齿轮轴硝盐淬火工艺研究.pdf

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1、齿轮翩造技术专题大模数重载人字齿轮轴硝盐淬火工艺研究常州天山重工机械有限公司(江苏213125)顾晓明姜维杰丁盛大模数重载人字齿轮轴作为轧机中重要的运动表3重载人字齿轮轴化学成分(质量分数)(％)与动力传动零件，要求人字齿轮轴具有高的接触强CSiMnPSCrNiM00．19O．25O．620．0024O．o051．601．52O．28度与抗弯强度，其齿面硬度要求58～62HRC，一般采用17CrNiMo6钢，渗碳淬火工艺。目前，重载该重载人字齿轮轴渗碳淬火存在以下技术难人字齿轮轴淬火冷却介质普遍采用快速淬火油，在点：①硬化层深4．5mm以上，渗碳时间

2、长，碳化物冷却性能、成本、稳定性以及环保方面具有一定劣控制困难。②有效截面达945mm，油淬不能满足势。而硝盐与油相比，具有诸多优势，本文着重研大截面零件高温冷却速度要求，而盐浴可通过介质究大模数重载人字齿轮轴硝盐淬火工艺。温度、含水量的控制在高温区实现高于油的冷却能一力，难点在于合理选择温度及含水量。③由于零件、热处理技术要求有效截面大，盐浴淬火在分级前期盐浴以及后期空重载人字齿轮轴如图1所示，零件参数、材质气中冷却均较缓慢，相对油而言，淬火后残留奥氏临界点和化学成分见表1～表3。热处理技术要求体较多，难点在于如何选择合适的工艺，消除残留为表面硬度

3、58～62HRC，心部硬度35～45HRC，奥氏体的同时，保证表面、心部获得合格组织。有效硬化层深4．5～5．0mm，图样要求硬化层深≥2．75mm。表面组织为马氏体3级，心部组织3级，二、试验工艺残留奥氏体2级，碳化物2级。热处理质量检测按人字齿轮轴热处理采用1300ram渗碳炉，零JB／T6141．3—1992重载齿轮渗碳金相检验》执件处于炉体中心，齿部与辐射管距离均等，保证零行。件加热及冷却中热量传递均匀，减小热应力变形。渗碳淬火工艺采用重新加热淬火工艺，试验盐浴配方为50％KNO3+50％NaNO2，熔点140℃，采用分级淬火工艺，即心部组织

4、在盐浴中转变，表面组织在空气中转变，从而减小应力，减小变形。从组织质量、成本方面分析工艺可行性。工艺曲线如图2图1重载人字齿轮轴～图4所示。表1重载人字齿轮轴参数材质齿数法向模数齿形角全齿高螺旋角／mill(。)／mm(。)17CrNiM0634232054．528表2临界点(℃)材质MsAc1Ac317CrNiM06400730820图2渗碳工艺参磊⋯謦蓦2Gs直甩＆Application齿轮翩造技术专题由于合金元素贫乏，导致淬透性下降，淬火冷却时p由于冷却能力达不到偏析区马氏体形成的临界冷却赠速度，导致冷却时析出条状铁素体。②含水量0．5％O时间

5、／min的190℃硝盐淬火冷却介质的高温区冷却能力不足。图3渗碳后高温回火工艺硝盐含水量对于盐浴的冷却性能十分关键，未加水的盐浴其冷却性能较差，通过向硝盐中加水可以大幅提高其高温冷却性能。随着硝盐浴温度度提高，赠其冷却性能降低，但盐浴温度提高又加快硝盐的流动性，能促进冷却，因此选择合适的盐浴温度及含0水量对冷却性能影响显著。渗碳齿轮硝盐含水量一时间／min般控制在0．4％～1．5％，此次试验盐浴温度(190~C)图4淬火+回火工艺偏高，同时含水量(0．5％)较少，未能大幅提高水三、试验结果与分析盐混合介质的汽化热值，导致淬火冷却介质整体高温冷却性能不

6、佳。1．试验结果(2)试样表面硬度偏低45mm×90mm试试验结果如表4、表5所示。试验工艺实施后，样热处理后表面硬度仅58～58．5HRC，远低于本体存在以下问题：①心部硬度31～33HRC，低于技术齿面60～62HRC，表面硬度差异影响硬化层曲线要求(35～45HRC)。②45mm×90mm试样表走势，导致试样有效硬化层数值不能真实反映本体面硬度58～58．5HRC，偏技术要求下限。③心部5硬化层数值。由检测数据以及工艺路线可知，硬度级游离铁素体组织，呈块状及条状。偏低主要是由于回火温度较高且时间较长所致，本表4人字齿轮轴热处理试验结果质原因在于

7、试样尺寸较小，其抗回火性较差。对于碳化物马氏体及心部铁素体心部晶粒度齿面硬度／级残留奥氏体／级／级HRC17CrNiMo6渗碳齿轮而言，一般低温回火温度高于／级200℃后将产生明显的高碳马氏体软化现象，在170l15760～62内氧化脱碳层深度有效硬化层心部硬度～180℃回火，随着时间的延长，高碳马氏体软化深度／深度(550HVI)m儿^mHRC不明显。／mrnl6264．5O3l～33试验工艺是专为零件本体而制定的，由于硝盐淬火奥氏体稳定化严重，淬火后存在一定数量的残表5人字齿轮轴试样硬度值分布距表面距离0留奥氏体，回火温度必须达到210℃才可使残

8、留奥．10l2O．30．4O．51．02．O3．04．O4_34．9／mm硬度值66167366766366