[发明专利]汽车变速箱齿轮热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热处理方法，尤其是一种将渗碳技术和碳氮共渗技术有效结合的汽车变速箱齿轮热处理方法，属于热处理技术领域。

背景技术

汽车变速箱齿轮是汽车传动系统中技术要求最高的零部件之一，齿轮在运转过程中，相互啮合的齿面之间既有滚动又有滑动，同时齿轮还受脉冲应力和交变弯曲应力的作用，因此要求齿轮需经过热处理以具有良好的硬度、耐磨性、抗疲劳性能，高尺寸精度，运转中的低噪音性能。

目前，汽车变速箱齿轮表面强化最主要的热处理方法为渗碳淬火。现有的变速箱齿轮渗碳淬火方法为：进渗碳炉升温渗碳，出炉后冷却，再进回火炉高温回火，出炉冷却，再重新加热淬火，清洗，再进回火炉低温回火，出炉冷却。该方法的渗碳温度通常采用930±5℃，渗碳的强渗碳势CP通常采用1.20±0.03C%，扩散碳势CP通常采用0.85±0.03C%，以期获得快的渗碳速度和高质量的渗碳表层。

但该方法存在有如下不足：

1、由于渗碳碳势较高，渗碳表层中奥氏体碳含量过高，在降温保温过程中易从奥氏体中析出大块状碳化物，在淬火冷却过程中碳化物易沿奥氏体晶界析出形成网状碳化物，易引起齿轮表面早期开裂；

2、齿轮的高温加热、冷却次数为两次，叠加了渗碳变形和淬火变形，因而齿轮的变形较大；

3、渗碳后出炉冷却，极易引起表面氧化、脱碳，淬火后表面组织中存在黑色组织，降低了齿轮的抗疲劳性能，缩短了使用寿命；

4、热处理生产周期长，生产效率低，能耗大。

为了解决上述技术问题，有必要开发一种新的汽车变速箱齿轮的热处理方法。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种将渗碳技术和碳氮共渗技术有效结合的汽车变速箱齿轮热处理方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

汽车变速箱齿轮热处理方法，包括如下步骤：

S1，渗碳步骤：将汽车变速箱齿轮置入渗碳炉中，升温至925±5℃，向所述渗碳炉内通入渗碳剂形成渗碳气氛，控制碳势CP为指定值，并持续指定渗碳时间；

S2，碳氮共渗步骤：将经过渗碳的汽车变速箱齿轮冷却至850±5℃，向所述渗碳炉内通入指定体积分数的气体渗氮剂进行第一时间的碳氮共渗；

S3, 淬火步骤：将经过碳氮共渗的汽车变速箱齿轮在850±5℃出炉，并置入65-95℃的热油进行淬火；

S4，清洗步骤：用50-60℃的清洗液清洗去除经过油淬的汽车变速箱齿轮表面的油渍；

S5，低温回火步骤：将清洗后的汽车变速箱齿轮在180-220℃进行低温回火，保温2-3小时；

S6，空冷步骤：将低温回火后的汽车变速箱齿轮出炉空冷，得到产品。

优选的，所述的汽车变速箱齿轮热处理方法，其中：在所述S1步骤中，所述渗碳剂为甲醇、乙烷、丙烷、乙醇、丙醇、醋酸乙酯的任意一种或任意多种的组合。

优选的，所述的汽车变速箱齿轮热处理方法，其中：在所述S1步骤中，所述渗碳剂为甲醇和丙烷，所述渗碳气氛中的载气为氮气和甲醇，两者的比例为1.1:1，所述甲醇的加入量为3.8升/小时，所述渗碳气氛中的富化气为丙烷。

优选的，所述的汽车变速箱齿轮热处理方法，其中：所述渗碳时间t_渗碳=（δ/K）²，示中δ为渗层深度（mm），K为渗碳温度系数。

优选的，所述的汽车变速箱齿轮热处理方法，其中：所述S1步骤包括S11高碳势强渗阶段及S12低碳势扩散阶段，

在所述S11高碳势强渗阶段中，所述碳势CP为1.10±0.03C%，所述指定渗碳时间为3-4小时；

在所述S12低碳势扩散阶段中，所述碳势CP为0.75±0.03C%，所述指定渗碳时间为4-5小时。

优选的，所述的汽车变速箱齿轮热处理方法，其中：在所述S2碳氮共渗步骤中，所述的气体渗氮剂为氨气，所述的指定体积分数为2%-12%，所述的第一时间为1-2小时。

优选的，所述的汽车变速箱齿轮热处理方法，其中：所述的指定体积分数为3%。

优选的，所述的汽车变速箱齿轮热处理方法，其中：所述汽车变速箱齿轮材质为低碳钢。

本发明技术方案的优点主要体现在：