齿轮气体碳氮共渗工艺优化

2023-06-29 理论教育版权反馈

【摘要】：齿轮的碳氮共渗主要是采用气体碳氮共渗工艺。井式炉气体碳氮共渗时，不同阶段介质的滴量见表5-80。见表5-84所列实例表5-84 齿轮在连续式渗碳炉中碳氮共渗工艺举例4.齿轮在密封箱式炉中的碳氮共渗工艺齿轮在密封箱式炉中碳氮共渗工艺举例。高浓度气体碳氮共渗的层深由共渗温度及保温时间而定。应用实例国内某特种车辆制造公司对坦克车齿轮用20Cr2Ni4A钢，研制出“三段控制”碳氮共渗工艺。表5-90 高浓度气体碳氮共渗工艺应用实例（续）

齿轮的碳氮共渗主要是采用气体碳氮共渗工艺。

1.碳氮共渗技术参数的选择

（1）碳氮共渗层深度的选择共渗层深度应与齿轮服役条件、承载能力和钢材成分相适应一般都较浅，通常控制在0.20～0.75mm范围内。当心部的碳含量较高或齿轮承载较轻时，如40Cr钢制汽车齿轮等，渗层应薄一些，通常小于0.5mm；心部碳含量较低、齿轮承受重载时如高速大功率柴油机传动齿轮渗层应厚一些，通常大于0.75mm。齿轮碳氮共渗层深度的选择见表5-75。

表5-75 齿轮碳氮共渗层深度的选择

（2）表面碳氮含量的选择一般推荐共渗层表面的最佳碳、氮含量为w（C）0.70％0.95％和w（N）0.10％～0.40％。

2.碳氮共渗工艺参数的选择

（1）碳氮共渗温度的选择生产中多在820～880℃的温度范围内进行中温碳氮共渗。齿轮的碳氮共渗温度的选择见表5-76。

表5-76 齿轮的碳氮共渗温度的选择

（2）碳氮共渗时间的选择碳氮共渗时间主要取决于共渗温度、齿轮所要求的共渗层深度共渗介质的碳势和氮势、钢材的化学成分等。当共渗温度和共渗介质一定时，共渗时间与共渗层深度的关系式为

式中 x——共渗层深度（mm）；

τ——共渗时间（h）；

K——共渗系数，与共渗温度、共渗介质和钢种有关。常用钢材的K值见表5-77

表5-77 常用钢材的K值

碳氮共渗时间与温度及要求层深等因素有关，在840～850℃共渗时共渗层深度与共渗时间的关系见表5-78。

表5-78 碳氮共渗层深度与共渗时间的关系

（3）碳氮共渗介质及其流量

1）常用气体碳氮共渗剂的组成见表5-79

表5-79 常用气体碳氮共渗剂的组成

（续）

注：共渗介质可参见JB／T 9209—2008《化学热处理渗剂技术条件》

2）碳氮共渗介质流量。使用煤油＋氨气时，氨气应占炉气总体积的25％～35％为宜，当采用稀释气（如RX气体）的介质共渗时，氨气应占炉气总体积的2％～10％为宜。井式炉气体碳氮共渗时，不同阶段介质的滴量见表5-80。

表5-80 井式炉气体碳氮共渗时，不同阶段介质的滴量

碳氮共渗时，在共渗20min后取气进行分析，其炉气组分应基本上符合表5-81的数值

表5-81 碳氮共渗时的炉气组分（体积分数）（％）

注：共渗20min后，取气分析，末期φ（CO₂）＝0.4％，φ（CO）＝20％，φ（CH₄）＝1.2％，φ（H₂）＝34.2％

（4）气体碳氮共渗后的冷却方式（见表5-82）

表5-82 气体碳氮共渗后的冷却方式

（5）常用结构钢齿轮碳氮共渗工艺参数（见表5-83）

表5-83 常用结构钢齿轮碳氮共渗工艺参数

3.齿轮在连续式渗碳炉中碳氮共渗工艺

齿轮在连续式渗碳炉中碳氮共渗工艺举例。见表5-84所列实例

表5-84 齿轮在连续式渗碳炉中碳氮共渗工艺举例

4.齿轮在密封箱式炉中的碳氮共渗工艺

齿轮在密封箱式炉中碳氮共渗工艺举例。见表5-85所列实例

表5-85 齿轮在密封箱式炉中碳氮共渗工艺举例

5.碳氮共渗工艺在密封箱式炉和连续式渗碳炉中的应用

齿轮在密封箱式炉、连续式渗碳炉中碳氮共渗工艺应用实例见表5-86

表5-86 齿轮在密封箱式炉、连续式渗碳炉中碳氮共渗工艺应用实例

6.齿轮在井式气体渗碳炉中的碳氮共渗工艺

碳氮共渗法分为一段法和两段法，一段法用于处理容易畸变的薄件或小件，两段法多用于大型零件的处理。

（1）煤油＋氨气碳氮共渗工艺在RQ型井式气体共渗炉中煤油和氨气的用量见表5-87。

表5-87 在RQ型开式气体共渗炉中煤油和氨气的用量

注：表中数据来自工厂生产工艺；煤油每15～18滴为1mL

（2）吸热式气氛（RX）＋富化气＋氨气的碳氮共渗工艺 JT-60型井式炉碳氮共渗工艺参数见表5-88。

表5-88 JT-60型井式炉碳氮共渗工艺参数

注：吸热式气体成分为φ（CO₂）≤1.0％，φ（O₂）＝0.6％，φ（CnH₂n）＝0.6％，φ（CO）＝26％，φ（CH₄）＝4％～8％

φ（H₂）＝16％～18％，N2余量。

（3）齿轮在井式渗碳炉中的碳氮共渗工艺举例（见表5-89）

表5-89 齿轮在井式渗碳炉中的碳氮共渗工艺举例

7.齿轮的高浓度气体碳氮共渗工艺

（1）高浓度气体碳氮共渗高浓度（过饱和）碳氮共渗是指在高的碳势、氮势下，使工件表层形成相当数量的细小颗粒状、弥散分布的碳氮氧化物（碳化物），使共渗层碳、氮含量达到很高的数值（碳的质量分数＞2％，氮的质量分数为0.3％左右），它显示出比普通渗碳、碳氮共渗更加优异的耐磨性、耐蚀性，更高的接触疲劳强度与弯曲疲劳强度，较高的冲击韧性与较低的脆性，同时还具有处理温度较低（800～860℃）、齿轮畸变小等优点。

高浓度气体碳氮共渗的层深由共渗温度及保温时间而定。对高负荷工件层深可取0.7～0.8mm，对低负荷工件层深可取0.4～0.6mm。

（2）应用实例国内某特种车辆制造公司对坦克车齿轮用20Cr2Ni4A钢，研制出“三段控制”碳氮共渗工艺。即对坦克车齿轮采用碳氮共渗直接淬火工艺代替渗碳加二次加热淬火工艺其应用实例见表5-90。

表5-90 高浓度气体碳氮共渗工艺应用实例

（续）

齿轮气体碳氮共渗工艺优化

相关推荐