[发明专利]小模数内花键齿轮热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热处理方法，尤其是一种小模数内花键齿轮热处理方法。

背景技术

9310钢是航空上常用的一种材料，由9310钢制造的小模数内花键齿轮既具有外齿轮又含有内花键，其内花键具有通孔直径小（直径小于20mm）、模数小（模数不大于1）、齿高与齿厚较薄的特点。内花键与外齿轮因要求具有较好的耐磨性，通常都是采用化学热处理，常用的有渗碳、碳氮共渗的方式达到设计的性能，满足使用要求。目前齿轮和内花键类零件渗碳后都有不同程度的淬火变形，为了控制这种变形，通常都是留有一定的渗碳层余量，通过磨削的方式来控制淬火变形，达到使用的目的。但通过磨削的方法控制变形，很难保证零件渗碳层深度和心部满足硬度要求。 

发明内容

本发明的目的是提供一种小模数内花键齿轮热处理方法，保证渗碳淬火后内孔变形量控制在较小范围内，且渗碳层和心部硬度满足使用要求。

本发明的主要工艺路线为：

（1）准备9310钢零件，将齿轮部分加工至要求尺寸；

（2）将零件在电阻炉中进行调质处理，温度为820±6℃，保温90～100min，然后油冷，然后在温度为150±10℃时保温4～4.5h，空冷出炉；

（3）加工内花键至要求尺寸；

（4）根据加工好的内花键尺寸加工芯棒，芯棒材料为9310钢或调质硬度高于9310钢的其它材料，芯棒需进行调质处理，芯棒与花键内孔配合公差为±0.005mm；

（5）将零件的非渗碳面镀铜保护后渗碳，设备为可控气氛渗碳炉，保温温度为900±6℃，第一阶段采用的碳势为0.30～0.40％C之间，保温30～40min，第二阶段采用的碳势为0.95～0.98％C之间，保温0.5～1h，渗碳结束后随炉冷却到815±6℃，碳势为0.90～0.95％C，保温30～40min，随炉冷却；

（6） 将零件在可控气氛炉中高温回火，温度为621±14℃，保温3～3.5h，空冷出炉；

（7）去除非渗碳面的保护铜层；

（8）将零件转入转体炉内进行淬火，其淬火参数为保温温度815±10℃，保温时间105～120min，零件出炉时将芯棒放入花键内孔处，之后立刻入油冷却；

（9）将零件从淬火油中取出后，用压力机施加一定压力将芯棒退出；

（10）将零件进行冰冷处理，设备为冷冻机，保温温度为≤—80℃，保温时间为4～4.5h；冰冷处理后的零件放入空气循环炉内进行低温回火，保温温度为150±6℃，保温时间为4～4.5h，空冷；

（11） 最终检验。

本发明原理类似于压力淬火。采用与花键内孔尺寸一致的芯棒，由于花键内孔的尺寸与芯棒尺寸基本一致，花键在加热到淬火温度且出炉淬火时，将芯棒插入花键内孔处，由于热胀冷缩，入油后花键与芯棒压紧在一起，受芯棒形状和尺寸的限制，将变形限制在规定的范围内。

本发明采用可控气氛热处理炉进行渗碳，通过对炉温、保温时间、碳势的控制，选取合适的芯棒进行淬火热处理。保证了花键内孔渗碳淬火后的变形要求。同时，由于本发明取消了磨削步骤，因此保证了零件的渗碳层和心部硬度的使用要求。

具体实施方式

内花键渗碳淬火变形控制方法的具体步骤如下：

（1）准备9310钢零件，将齿轮部分加工至要求尺寸；

（2）将零件在电阻炉中进行调质处理，温度为820±6℃，保温90～100min，然后油冷，然后在温度为150±10℃时保温4～4.5h，空冷出炉；

（3）加工内花键至要求尺寸；

（4）根据加工好的内花键尺寸加工芯棒，芯棒材料为9310钢或调质硬度高于9310钢的其它材料，芯棒需进行调质处理，芯棒与花键内孔配合公差为±0.005mm；

（5）将零件的非渗碳面镀铜保护后渗碳，设备为可控气氛渗碳炉，保温温度为900±6℃，第一阶段采用的碳势为0.30～0.40％C之间，保温30～40min，第二阶段采用的碳势为0.95～0.98％C之间，保温0.5～1h，渗碳结束后随炉冷却到815±6℃，碳势为0.90～0.95％C，保温30～40min，随炉冷却；

（6） 将零件在可控气氛炉中高温回火，温度为621±14℃，保温3～3.5h，空冷出炉；

（7）去除非渗碳面的保护铜层；

（8）将零件转入转体炉内进行淬火，其淬火参数为保温温度815±10℃，保温时间105～120min，零件出炉时将芯棒放入花键内孔处，之后立刻入油冷却；