本發(fā)明涉及熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種真空爐滲碳淬火熱處理方法。

背景技術(shù)：

齒輪是傳動(dòng)機(jī)械中的重要零件，要求具有耐磨、抗表面接觸疲勞和抗彎曲疲勞等綜合性能。目前齒輪熱處理多采用滲碳淬火工藝，但由于滲碳溫度和淬火溫度較高，齒輪零件變形較大，對(duì)于合金鋼材質(zhì)齒輪件，淬透性較高，心部硬度超過(guò)300hv5。采用傳統(tǒng)的多用爐或網(wǎng)帶爐碳氮共滲工藝，降低淬火溫度至760℃，選用冷速較慢淬火油，合金鋼齒輪心部硬度仍高于300hv5，且表面硬度低于要求值，達(dá)不到生產(chǎn)要求。傳統(tǒng)的小齒輪件滲碳淬火工裝，零件之間采用墊片隔開(kāi)，墊片與零件接觸面積較大，導(dǎo)致淬火后零件表面軟點(diǎn)較多。因此，設(shè)計(jì)一種合理的齒輪熱處理方法，解決合金鋼齒輪變形量較大和心部硬度較高的問(wèn)題，適用于批量生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供了一種真空爐滲碳淬火熱處理方法，保證零件表面的硬度，從而提高零件的耐磨性，使零件的有效硬化層更深，提高零件的心部韌性，使零件的綜合力學(xué)性能良好。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種真空爐滲碳淬火熱處理方法，包括以下步驟：

1)將零件進(jìn)行去應(yīng)力退火處理；

2)對(duì)零件進(jìn)行振動(dòng)光飾；

3)將零件裝夾于熱處理工裝上，將零件放入電阻爐中加溫至350℃～400℃，并在此溫度下哄油2-3小時(shí)；

4)將零件從電阻爐中取出，通過(guò)熱處理工裝將零件呈多層分布，錯(cuò)開(kāi)擺放置真空爐中，依次進(jìn)行預(yù)熱處理、滲碳處理、碳氮共滲和淬火處理；

5)將零件轉(zhuǎn)入至電阻爐中，在電阻爐中對(duì)零件進(jìn)行低溫回火，回火溫度為160℃～180℃，然后保溫2～3小時(shí)；

6)再次對(duì)零件進(jìn)行振動(dòng)光飾。

按照上述技術(shù)方案，所述的步驟1)中，去應(yīng)力退火處理包括以下步驟：將零件在電阻爐內(nèi)加溫至550℃-650℃，然后將零件保溫1～3小時(shí)，再將零件隨爐冷至500℃后出電阻爐冷卻。

按照上述技術(shù)方案，所述的步驟4)中，所述的預(yù)熱處理包括以下過(guò)程：將零件放入真空爐后，對(duì)零件以10～30℃/min速度加熱至640℃～650℃，然后對(duì)零件保溫40～50min。

按照上述技術(shù)方案，所述的步驟4)中，滲碳處理包括以下過(guò)程：在真空爐內(nèi)對(duì)零件以5～15℃/min速度加熱至910℃-930℃，然后對(duì)零件保溫20～40min后，通入滲碳?xì)夥?0～70min進(jìn)行滲碳；

所述的碳氮共滲處理包括以下過(guò)程：在真空爐內(nèi)將滲碳處理后的零件冷卻至850℃～880℃，通入滲氮?dú)夥?0～70min進(jìn)行碳氮共滲。

按照上述技術(shù)方案，所述的滲碳?xì)夥瞻ㄒ胰?c2h2)和氨氣(n2)，乙炔(c2h2)和氨氣(n2)的比例為1:1，所述的滲氮?dú)夥瞻ò睔?nh3)和氮?dú)?n2)，氨氣(nh3)和氮?dú)?n2)的比例為1:1。

按照上述技術(shù)方案，所述的步驟4)中，淬火處理包括以下過(guò)程：在真空爐內(nèi)將碳氮共滲處理后的零件降溫至700℃～740℃，然后保溫40～60min后，入油淬火。

按照上述技術(shù)方案，淬火油為真空淬火油，淬火油的溫度控制在50℃-60℃。

按照上述技術(shù)方案，所述的步驟2)和步驟4)中，所述的振動(dòng)光飾的過(guò)程包括以下步驟：

a.將零件放入光飾機(jī)中；

b.將8mm×8mm電剛玉和工業(yè)堿倒入光飾機(jī)中振動(dòng)約20～40分鐘；

c.將零件從光飾機(jī)中取出，用清水將零件表面的污漬和堿沖洗干凈；

d.將零件侵入防銹油中，再取出。

按照上述技術(shù)方案，步驟4)中，專用熱處理工裝為真空爐滲碳淬火熱處理工裝，包括底座和多個(gè)立桿，多個(gè)立桿成陣列分布于底座上，橫向相鄰立桿之間連接有多個(gè)橫梁，多個(gè)橫梁呈多層分布，每層相鄰橫梁之間沿橫梁的長(zhǎng)度方向分布有多個(gè)掛料桿，掛料桿的兩端分別放置于相鄰橫梁上；

掛料桿的截面為十字形，掛料桿上沿長(zhǎng)度方向等間距分布有多個(gè)凸臺(tái)。

按照上述技術(shù)方案，底座上分布有多個(gè)方形孔，底座為耐熱鋼鑄造的底座。

按照上述技術(shù)方案，凸臺(tái)包括上凸臺(tái)和下凸臺(tái)，上凸臺(tái)設(shè)置于掛料桿的上方，下凸臺(tái)設(shè)置于掛料桿的下方，下凸臺(tái)比上凸臺(tái)長(zhǎng)。

按照上述技術(shù)方案，橫梁的上端沿長(zhǎng)度方向均勻分布有多個(gè)凹槽。

按照上述技術(shù)方案，凹槽為方形凹槽。

按照上述技術(shù)方案，橫梁的側(cè)端面上設(shè)有多個(gè)流通槽。

按照上述技術(shù)方案，流通槽為矩形槽。

按照上述技術(shù)方案，縱向相鄰立桿之間連接有橫梁。

按照上述技術(shù)方案，相鄰兩層之間的掛料桿上的凸臺(tái)錯(cuò)開(kāi)分布。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本方法對(duì)零件依次進(jìn)行滲碳處理、碳氮共滲處理和淬火處理，將滲碳工藝和碳氮共滲工藝相結(jié)合，保證零件表面的硬度，可將零件的表層硬度提高至hrc58～62，從而提高零件的耐磨性，使零件的有效硬化層更深，零件的硬化層可深至0.4～0.8mm，提高零件的心部韌性，可使零件的心部硬度小于等于300hv5，使零件的綜合力學(xué)性能良好，零件呈空間多層分布，有效利用了空間，增加了裝夾數(shù)量，節(jié)約成本，將零件分隔開(kāi)，保證零件之間的間隙，減少掛具與零件接觸面積，避免淬火硬度軟點(diǎn)，提高了淬火質(zhì)量，生產(chǎn)的零件質(zhì)量穩(wěn)定，適合批量生產(chǎn)。

2.本方法結(jié)合真空爐滲碳淬火熱處理工裝，保證零件變形量小，通過(guò)真空爐滲碳淬火熱處理工裝將零件直接置于掛料桿兩凸臺(tái)之間，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便裝夾，提高了生產(chǎn)效率，掛料桿多層分布，使零件呈空間多層分布，有效利用了空間，增加了裝夾數(shù)量，節(jié)約成本，適用于批量生產(chǎn)，十字形掛料桿掛裝零件，避免零件在淬火過(guò)程中因受力不均而變形，掛料桿上等間距分布的凸臺(tái)將零件分隔開(kāi)，保證零件之間的間隙，減少掛具與零件接觸面積，避免淬火硬度軟點(diǎn)，提高了淬火質(zhì)量，生產(chǎn)的零件質(zhì)量穩(wěn)定，適合批量生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中真空爐滲碳淬火熱處理方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中真空爐滲碳淬火熱處理工裝的主視圖；

圖3是圖2的a-a剖視圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中偏心齒輪的截面圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中掛料橫梁的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中固定橫梁的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例中掛料桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖7的左視圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例中底部的俯視圖；

圖中，1-底座，2-立桿，3-橫梁，4-掛料桿，5-零件，6-方形凹槽，7-矩形槽，8-凸臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明提供的一種實(shí)施例中真空爐滲碳淬火熱處理方法，包括以下步驟：

1)將零件進(jìn)行去應(yīng)力退火處理；

2)對(duì)零件進(jìn)行振動(dòng)光飾；

3)將零件裝夾于專用工裝上，將零件放入臺(tái)車式電阻爐中加溫至350℃～400℃，并在此溫度下哄油2-3小時(shí)；防止污染加熱系統(tǒng)的瓷絕緣體，造成短路故障；

4)將零件從電阻爐中取出，通過(guò)專用熱處理工裝將零件呈多層分布，錯(cuò)開(kāi)擺放置真空爐中，依次進(jìn)行預(yù)熱處理、滲碳處理、碳氮共滲和淬火處理；

5)將淬火后的零件通過(guò)周轉(zhuǎn)箱轉(zhuǎn)入至臺(tái)車式電阻爐中，在臺(tái)車式電阻爐中對(duì)零件進(jìn)行低溫回火，回火溫度為160℃～180℃，然后保溫2～3小時(shí)；可以消除淬火應(yīng)力，均勻淬火組織；

6)再次對(duì)零件進(jìn)行振動(dòng)光飾；

7)光飾合格零件過(guò)防銹油防銹，轉(zhuǎn)入下道工序。

進(jìn)一步地，所述的周轉(zhuǎn)箱的材質(zhì)為金屬。

進(jìn)一步地，所述的零件為齒輪或偏心齒輪。

進(jìn)一步地，所述的步驟1)中，去應(yīng)力退火處理包括以下步驟：將零件在電阻爐內(nèi)加溫至550℃-650℃，然后將零件保溫2小時(shí)，再將零件隨爐冷至500℃后出電阻爐冷卻。

進(jìn)一步地，消除加工應(yīng)力，減小偏心齒輪熱處理變形，退火設(shè)備為臺(tái)車式電阻爐。

進(jìn)一步地，所述的步驟4)中，所述的預(yù)熱處理包括以下過(guò)程：將零件放入真空爐后，對(duì)零件以20℃/min速度加熱至640℃～650℃，然后對(duì)零件保溫40～50min。

進(jìn)一步地，所述的步驟4)中，滲碳處理包括以下過(guò)程：在真空爐內(nèi)對(duì)零件以10℃/min速度加熱至910℃-930℃，然后對(duì)零件保溫30min后，通入滲碳?xì)夥?0min進(jìn)行滲碳；

所述的碳氮共滲處理包括以下過(guò)程：在真空爐內(nèi)將滲碳處理后的零件冷卻至850℃～880℃，通入滲氮?dú)夥?0min進(jìn)行碳氮共滲。

進(jìn)一步地，所述的滲碳?xì)夥瞻ㄒ胰?c2h2)和氨氣(n2)，乙炔(c2h2)和氨氣(n2)的比例為1:1；通過(guò)氣體流量計(jì)控制氣氛，所述的滲氮?dú)夥瞻ò睔?nh3)和氮?dú)?n2)，氨氣(nh3)和氮?dú)?n2)的比例為1:1，通過(guò)氣體流量計(jì)控制氣氛。

進(jìn)一步地，所述的步驟4)中，在真空爐內(nèi)淬火處理包括以下過(guò)程：將碳氮共滲處理后的零件降溫至700℃～740℃，然后保溫40～60min后，入油淬火。

進(jìn)一步地，淬火油為1#真空淬火油，淬火油的溫度控制在50℃-60℃。

進(jìn)一步地，所述的步驟2)和步驟4)中，所述的振動(dòng)光飾的過(guò)程包括以下步驟：

a.將零件放入光飾機(jī)中；

b.將8mm×8mm電剛玉和工業(yè)堿倒入光飾機(jī)中振動(dòng)約30分鐘；

c.將零件從光飾機(jī)中取出，用清水將零件表面的污漬和堿沖洗干凈；以去除氧化皮、銹跡、油污和含硫潤(rùn)滑劑等有害污物；

d.將零件侵入防銹油中，再取出；也可以換種說(shuō)法，將零件過(guò)防銹油以便于防銹。

進(jìn)一步地，步驟4)中，如圖2～圖9所示，專用熱處理工裝為真空爐滲碳淬火熱處理工裝，包括底座1和多個(gè)立桿2，多個(gè)立桿2成陣列分布于底座1上，橫向相鄰立桿2之間連接有多個(gè)橫梁3，多個(gè)橫梁3呈多層分布，每層相鄰橫梁3之間沿橫梁3的長(zhǎng)度方向分布有多個(gè)掛料桿4，掛料桿4的兩端分別放置于相鄰橫梁3上；

掛料桿4的截面為十字形，掛料桿4上沿長(zhǎng)度方向等間距分布有多個(gè)凸臺(tái)8。

進(jìn)一步地，底座1上分布有多個(gè)鏤空的透氣孔，鏤空透氣孔為方形孔，節(jié)省材料，且保證滲碳時(shí)氣氛的流通性，底座1為耐熱鋼鑄造的底座1。

進(jìn)一步地，凸臺(tái)8包括上凸臺(tái)和下凸臺(tái)，上凸臺(tái)設(shè)置于掛料桿4的上方，下凸臺(tái)設(shè)置于掛料桿4的下方，下凸臺(tái)比上凸臺(tái)長(zhǎng)，復(fù)合異形孔結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，橫梁3的上端沿長(zhǎng)度方向均勻分布有多個(gè)凹槽；凹槽用于放置掛料桿4，防止滑動(dòng)；

進(jìn)一步地，凹槽為方形凹槽6。

進(jìn)一步地，橫梁3的側(cè)端面上設(shè)有多個(gè)流通槽；流通槽可以保證氣氛及淬火油的流通性。

進(jìn)一步地，流通槽為矩形槽7。

進(jìn)一步地，縱向相鄰立桿2之間連接有橫梁3，橫梁3分為掛料橫梁和固定橫梁，掛料橫梁為橫向分布，用于支撐掛料桿4，掛料橫梁上端設(shè)有方形凹槽6，側(cè)端面上分布有多個(gè)流通槽，固定橫梁為縱向分布，用于加固縱向相鄰立桿2之間的強(qiáng)度，固定橫梁上分布有多個(gè)流通槽，固定橫梁上端無(wú)需設(shè)有方向凹槽。

進(jìn)一步地，橫梁3上設(shè)計(jì)有等間距矩形凹槽放置掛料桿4，防止掛料桿4滑動(dòng)，同時(shí)增加了零件在入爐、出爐及入油淬火時(shí)的穩(wěn)定性；相鄰兩層之間的掛料桿4上的凸臺(tái)8錯(cuò)開(kāi)分布，使上下相鄰層零件擺放采用錯(cuò)開(kāi)交叉放置方式，避免上下層零件疊壓增加變形量，同時(shí)有效的利用空間，增加裝爐量，節(jié)約成本。

進(jìn)一步地，相鄰兩層之間的掛料桿4上的凸臺(tái)8錯(cuò)開(kāi)分布，使相鄰兩層零件錯(cuò)開(kāi)交叉放置，避免上下相鄰層零件疊壓，有效利用空間。

進(jìn)一步地，其中底座1上設(shè)有鏤空的透氣孔，保證氣氛的通暢及均勻性；料梁設(shè)計(jì)有等間距的矩形凹槽，掛料桿4兩端置于矩形凹槽內(nèi)，防止滑動(dòng)；掛料桿4設(shè)計(jì)為十字形，可減輕掛料桿4重量；掛料桿4上的等間距凸起可有效的將滲碳工件隔開(kāi)，保證零件滲碳的均勻性，相比較傳統(tǒng)的用墊片間隔零件，掛具與零件接觸面積減少，有效的控制因工裝接觸產(chǎn)生的表面硬度軟點(diǎn)，且操作簡(jiǎn)單，便于裝夾，工作效率高；零件的擺放方式為上下層錯(cuò)開(kāi)交叉放置，避免上下層零件之間疊壓在一起，減小熱處理變形量，同時(shí)有效的利用工裝空間，裝夾數(shù)量增加。

本實(shí)施例偏心齒輪是農(nóng)機(jī)變速箱中的零件，起到傳動(dòng)作用，材料為滲碳鋼sncm220，料厚有4mm和6mm兩種，內(nèi)孔尺寸熱處理技術(shù)要求如下：表面硬度hrc58-62，有效硬化層深0.4-0.8mm，心部硬度≤300hv5。本實(shí)施例齒輪零件尺寸精度要求較高，內(nèi)孔公差≤0.04mm，外齒輪廓公差≤0.06mm，采用復(fù)合精沖工藝成形。

本實(shí)施例中需要淬火的零件為偏心齒輪，帶孔偏心齒輪零件，材質(zhì)為sncm220或其他滲碳鋼，外徑內(nèi)孔厚度4-6mm，表面硬度要求hrc58-62，有效硬化層深0.4-0.6mm，心部硬度不大于300hv5，且表面不允許有軟點(diǎn)，齒輪件尺寸精度要求較高，采用精沖工藝成型，熱處理變形量不大于0.04mm。

如圖2～圖9所示，一種真空爐用滲碳或碳氮共滲熱處理工裝示意圖，本實(shí)施例為一種帶孔小齒輪精沖件；本發(fā)明所涉及的熱處理工裝包括底座1、立桿2、橫梁3、掛料桿4；底座1設(shè)計(jì)有方形孔，由耐熱鋼鑄造而成，節(jié)省材料，且保證滲碳時(shí)氣氛的流通性，如圖9所示；立桿2和橫梁3采用q345材料，焊接在底座1周邊和相鄰立桿2間，零件5從內(nèi)孔掛裝在掛料桿4上，掛料桿4設(shè)計(jì)為十字形，節(jié)省材料，并在十字方向上設(shè)計(jì)有等間距凸臺(tái)8，保證零件之間間隙，本實(shí)施例齒輪為偏心齒輪，凸臺(tái)8設(shè)計(jì)為上短下長(zhǎng)，復(fù)合異形孔結(jié)構(gòu)，如圖7～圖8所示；穿好零件的掛料桿4平放在橫梁3上，上下層零件錯(cuò)開(kāi)交叉放置，避免上下層零件疊壓，有效利用空間；掛料方向橫梁設(shè)計(jì)有等間距方形凹槽6，用于放置掛料桿4，防止滑動(dòng)，矩形槽7可以保證氣氛及淬火油的流通性，如圖5所示；垂直掛料方向橫梁無(wú)需設(shè)計(jì)方形凹槽6，用于固定立桿2，穩(wěn)固工裝，如圖6所示。

本發(fā)明具體的實(shí)施方案和工作流程如下：

1.內(nèi)孔將需要淬火的零件掛入十字形掛料桿4上，零件置于兩凸臺(tái)8之間，保證相鄰零件之間的間隙，本實(shí)施例中每根掛料桿4裝夾20片零件；

2.將裝夾好零件的掛料桿4水平放置于帶矩形槽7的橫梁上，同層零件等間距放置，上下層零件錯(cuò)開(kāi)交叉放置，如下圖1～圖2所示，本實(shí)施例中每爐裝爐量為1000-1200件零件。

綜上所述，傳統(tǒng)的齒輪碳氮共滲淬火工藝，若要保證合金滲碳鋼熱處理后心部硬度≤300hv5，在較低的溫度740℃下淬火，表面硬度達(dá)不到hrc58-62要求，本發(fā)明所述熱處理方法，既保證了表面較高硬度hrc58-62，并且將心部硬度控制在300hv5以內(nèi)，生產(chǎn)的齒輪表面硬度高、耐磨性好，心部韌性較好，綜合力學(xué)性能良好；本發(fā)明所述的熱處理方法，先滲碳再進(jìn)行碳氮共滲，由于碳氮共滲溫度較滲碳溫度低，減小了偏心齒輪熱處理變形量，同時(shí)碳氮共滲后形成高硬度的氮化物，有利于提高零件表面硬度；本發(fā)明所述的熱處理方法，先滲碳60min，可提高偏心齒輪表層含碳量，從而提高表層淬透性，在較低的淬火溫度下即可獲得較高的表面硬度；采用真空爐進(jìn)行熱處理，真空爐密封性較好，爐內(nèi)無(wú)含氧介質(zhì)，可減少滲劑氣體的通入量，縮短工藝時(shí)間，零件變形較小，內(nèi)孔公差控制在0.04mm以內(nèi)；偏心齒輪熱處理裝夾采用掛裝方式，設(shè)計(jì)的掛料桿4與零件接觸面積小，有效的控制表面硬度軟點(diǎn)，且操作簡(jiǎn)單，便于裝夾，工作效率高；零件的擺放方式為上下層錯(cuò)開(kāi)放置，避免上下層零件之因疊壓在一起，減小熱處理變形量，同時(shí)有效的利用工裝空間，裝夾數(shù)量增加，降低生產(chǎn)成本。

以上的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。