齿轮渗碳及渗碳材料应用

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齿轮渗碳及渗碳材料应用

      齿轮材料渗碳过程
减速机的齿轮或齿轴一般都要承受交变甚至冲击载荷，接触应力大，齿面易磨损。因此，对齿轮、齿轴的要求是表面硬且耐磨，心部强而韧，具有高的抗疲劳强度，表面不崩裂，不压陷，不点蚀，为了满足这些性能要求，渗碳层必须要有合适的碳浓度、碳层深度和金相组织。根据渗碳介质状态的不同，渗碳可分为固体渗碳、膏剂渗碳、液体渗碳和气体渗碳。可控气氛渗碳炉．完全可以满足以上要求。
气体渗碳过程可以分为以下三个阶段：
① 排气阶段：即由工件人炉开始，直到炉内气氛达到要求的碳势为止，排气阶段不仅包括整个升温时间．还包括到温后的30～40min保温时间．在这个阶段中，要把炉气由氧化性交换成渗碳性，而且要达到所要求的成份。
9 S- c5 U" H# j* Q1 N* a- U; k② 强渗阶段：进入这一阶段时，炉内气氛已建立起高碳势，工件也已加热，于是钢的表面碳浓度很快达到碳势值，并向内很快地扩散。
③ 扩散阶段：这一阶段的目的是调节表面碳浓度达到最佳范围，并使渗层达到要求深度，这一阶段的滴剂量大大减少，只要维持炉气的碳势就可以了，这阶段的保温时间可为强渗阶段的两倍，随后便随炉降温，达到顶冷淬火温度后再保温半小时，使工件均热，然后出炉淬火渗碳三个阶段结束后出炉空冷，然后重新加热淬火，将工件加热到AC 线以上进行不完全淬火，以达到强化齿面的目的。
     渗碳质量的控制
7 `4 b; ]! i; [2 o, h) J" |气体渗碳碳势的精确控制是保证渗碳质量的关键，目前绝大多数渗碳炉均无碳势控制装置，全凭经验操作，渗碳质量不稳定。我公司几年前与上海交通大学合作对现有滴注井式气体渗碳炉进行了改造，应用国内最先进的动态控制技术对气体渗碳工艺进行微机控制，大大地提高了渗碳质量。渗碳质量的控制，主要是表而台碳量及渗层碳含量梯度的控制。渗碳过程中，由于碳浓度偏高，表面碳化物可能呈大块状、网状、尖角状、连续网状等形式分布，因此，严格控制渗碳时表面含碳量是十分必要的。根据碳化物的形态大小及分布情况，对2伽l／420Crl~inTi 30CrMnTi含碳量应控制在0 85％ ～1 05％ ，】8Cr2N．4WA 的含碳量控制在0 8％ ～1．0％ 为了保证良好的碳浓度梯度，如采用手动控制渗碳过程时，列于渗层深≤ 1．3mm 的齿轮呆用一段气体渗碳，对于渗层深≥ 1．3mm 均采用强渗+扩散的二段气体渗碳，强渗时间=(1～1 2)扩散时间，介质为煤油、甲醇。若是用微机控制渗碳过程，设置炉气碳势 =1．15％ ，工作表面碳势 =1 05％(18Cr2Ni4W A为C，=1 0％ )，均能达到预期效果。渗碳出炉冷却方式一般采用炉冷至850。c保温15rain出炉空冷较适宜，这样可以获得较好的碳化物分布的渗层组织。
     不同材料的应用
由于渗碳材料对渗碳处理的要求，决定了．材料从含碳量的角度来说均为低碳钢，因此其淬透性较差，为了提高其淬透性，常在原始材料中加入合金元素，以细化渗碳层组织，减少脆性，增加其耐磨性我国前常用的渗碳材料大致分为三大娄：
① 低淬透性渗碳钢如1 5、20、20Cr、20M 2钢等．这类钢淬透性差，经表面处理后心部强度较低，适用于制造承受冲击载荷较小的耐磨零件，如小齿轮、小轴、蜗杆等
② 中淬透性渗碳钢如20c M M 、20CrMnTi等，这类材料用于制造承受较大冲击载荷和要求较高耐磨性的零件，如减速机齿轮、齿轴、花键轴套等
③ 高淬透性渗碳钢如18Cr2Ni4W 、20Cr2Ni4A等，这类材料经表面处理后强度高，表面耐磨性好，是渗碳钢中最好的钢种，常用于制造承受重载和强烈磨损的大型零件，如航空发动机轴及变速齿轮等．．
- ^* S& W6 M1 W0 }     我国一般工程机械用硬齿丽减速机齿轮、齿轴材料主要为20CrMnMo和20CrMnTi 我公司是生产采煤机的定点企业，而采煤机齿轮负荷重、渗层深、精度高，综合机械性能要求甚高，所使用的材料为
20CrMnTi、30CrMnTi和18Cr2Ni4WA 等。