[发明专利]发动机氮化齿轮表面硬度、粗糙度及白层深度的精确控制方法

说明书

本发明提供一种发动机氮化齿轮表面硬度、粗糙度及白层深度的精确控制方法，包括如下步骤：(1)对氮化齿轮进行稳定处理；(2)磨齿；(3)进行磷化处理；(4)在K_N为0.8～1.0的条件下进行第一氮化处理，然后在K_N为0.2～0.4的条件下进行第二氮化处理。本发明的方法对于表面硬度、粗糙度和白层深度及氮化深度均能精确控制，该工艺简单，且处理后的工件质量稳定，适于大规模的批量生产应用。

技术领域

本发明涉及一种30Cr3MoA钢发动机氮化齿轮浅层氮化表面硬度、粗糙度及白层深度的精确控制方法。

背景技术

30Cr3MoA钢是航空产品中常用的氮化齿轮钢，经氮化后表面可获得高硬度硬化层，而且具有优良的强韧性配合。

该材料属于常用氮化材料，依据国外及国内相关标准，氮化前需进行表面活化才可以保证零件表面氮化层深度的均匀性，氮化后表面硬度可达HV800以上，但随着表面活化，零件氮化表面粗糙度会增加。且航空产品中涉及一种发动机齿轮零件，该零件为氮化零件，与之配合的为渗碳零件，氮化零件硬度普遍高于渗碳零件，两者存在硬度差，且零件氮化表面存在高硬度氮化白层。现有一种航空发动机的氮化齿轮设计要求氮化深度0.1～0.2mm，表面硬度≥800HV(64HRC)，白层深度依据标准≤0.015mm，与之配合的渗碳齿轮表面硬度要求为58-63HRC，当减小氮化齿轮的粗糙度、控制表面硬度、降低白层深度，有助于延长氮化齿轮与渗碳齿轮组合的齿轮副使用时间。但是当降低白层深度时，难以让表面硬度和氮化深度达到零件本身技术图样要求。且处理过程中，往往存在质量难以稳定控制，可重复性差等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种提供工艺简单、适用于大规模生产应用且处理后工件质量稳定的发动机氮化齿轮表面硬度、粗糙度、白层深度精确控制方案，在满足标准要求的前提下以改善氮化齿轮与渗碳齿轮的啮合条件。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

发动机氮化齿轮表面硬度、粗糙度及白层深度的精确控制方法，包括如下步骤：

(1)对氮化齿轮进行稳定处理；

(2)磨齿；

(3)进行磷化处理；

(4)在K_N为0.8～1.0的条件下进行第一氮化处理，然后在K_N为0.2～0.4的条件下进行第二氮化处理。

上述的发动机氮化齿轮表面硬度、粗糙度及白层深度的精确控制方法，优选地，步骤(4)中，所述第一氮化处理的温度为480℃～500℃。

上述的发动机氮化齿轮表面硬度、粗糙度及白层深度的精确控制方法，优选地，步骤(4)中，所述第一氮化处理的时间为7～9h。

上述的发动机氮化齿轮表面硬度、粗糙度及白层深度的精确控制方法，优选地，步骤(4)中，所述第二氮化处理的温度为480℃～500℃。

上述的发动机氮化齿轮表面硬度、粗糙度及白层深度的精确控制方法，优选地，步骤(4)中，所述第二氮化处理的时间为24～27h。

上述的发动机氮化齿轮表面硬度、粗糙度及白层深度的精确控制方法，优选地，步骤(3)中，所述磷化采用锌基磷化工艺。

上述的发动机氮化齿轮表面硬度、粗糙度及白层深度的精确控制方法，优选地，步骤(3)中，所述磷化的温度为90～95℃；磷化的时间为3～5min。

上述的发动机氮化齿轮表面硬度、粗糙度及白层深度的精确控制方法，优选地，步骤(2)中，磨齿以保证粗糙度Ra≤0.4。