渗氮齿轮的深层渗氮硬化
关于渗氮齿轮硬化层深度的检测问题
一、差别验证从目前齿轮加工水平(包括刀具)来看,基体硬度一般不会超过380HV,因此按照这两项标准,则应以400HV为渗氮层的界限硬度值。
那么,分别以400HV和“基体硬度+50HV”为界限硬度值,所测得的渗氮层深度结果会有多大差别呢?图1是随机抽检的渗氮齿轮的检测结果,统计数据见表1。
该齿轮热处理技术要求为:调质处理,心部硬度23~29HRC(241~277HBW);有效渗氮层深度:0.32~0.54mm。
图1 某齿轮在两种界限硬度值下的渗氮层深度表1 渗氮层深度检测统计数据由图1可见,同一件齿轮,分别以“基体硬度+50HV”(324HV)和400HV 为界限硬度值时,渗氮层深度分别为205.28μm(圆整为0.21mm)和445.13μm(圆整为0.45mm),两者相差一倍以上。
再设定一种情况,就是当心部硬度分别为379HV和381HV时,按照ISO 6336—2016(GB/T 3480—2008)标准,则界限硬度分别为429HV和400HV,由此得到的渗氮层深度差异也很可观。
只不过呈现出与图1相反的走势,即以“基体硬度+50HV”为界限硬度值所测得的渗氮层较深,以400HV为界限硬度值的渗氮层较浅。
如果把这种差异以图线表示出来,则为图2中的剪刀差形式。
当基体硬度超过380HV时,两条线相重合。
图2 不同界限硬度值对渗氮层深度检测结果的影响由此可以看出,只有当基体硬度为350HV时,两种评判方法才能达到一致的结果;而偏离350HV越远,两种结果的偏差就会越大。
二、结论和建议1)分别以“基体硬度+50HV”和400HV为界限硬度值,所测得的渗氮层深度会有较大差异。
2)一般情况下,以400HV为界限硬度值所测得的渗氮层深度会小于以“基体硬度+50HV”为界限硬度值的结果。
3)建议GB/T 11354—2005和GB/T 18177—2008等标准再次修订时,也采纳ISO 6336—2016(或GB/T 3480—2008)的规定,对于渗氮齿轮产品,当心部硬度低于380HV时,均以400HV为界限硬度值,避免出现标准之间互相冲突、检测人员无所适从的情况。
齿轮渗氮、氮碳共渗工艺及质量控制
齿轮渗氮、氮碳共渗工艺及质量控制
齿轮渗氮是一种提高齿轮表面硬度和耐磨性的表面处理方法,可以通过在齿轮表面注入氮气,使其在表面形成氮化层。
齿轮渗氮的主要工艺包括气体渗氮和盐浴渗氮两种方法。
1. 气体渗氮工艺:气体渗氮是将齿轮置于渗氮炉中,通过加热至高温状态,然后通过氨气或氮气等气体进行渗透处理,使氮原子渗入齿轮表面形成氮化层。
这种工艺具有操作简单、渗透深度可控、成本较低等优点。
2. 盐浴渗氮工艺:盐浴渗氮是将齿轮浸入温度较高的盐浴溶液中进行处理,使盐浴溶液中的氮原子渗透到齿轮表面形成氮化层。
这种工艺渗透速度较快,渗透深度大,但操作复杂,成本较高。
质量控制是齿轮渗氮过程中非常重要的环节,主要包括以下几个方面:
1. 温度控制:温度是齿轮渗氮过程中的重要参数,需要控制在合适的范围内,以保证渗透效果和避免过热损坏齿轮。
2. 渗氮时间控制:渗氮时间是影响氮化层深度和均匀性的重要因素,需要根据齿轮的具体要求和设计要求来确定。
3. 渗氮介质控制:选择合适的渗氮介质对于渗透效果和氮化层质量都有重要影
响,需要根据具体情况进行选择。
4. 清洗和处理后的质量检验:渗氮后需要对齿轮进行清洗和处理,以去除表面的残留物,然后进行质量检验,包括硬度测试、金相分析、氮化层厚度测量等。
通过合理的工艺选择和质量控制,可以确保齿轮渗氮的效果和质量,提高齿轮的使用寿命和性能。
金相法测量渗碳(碳氮共渗)齿轮的有效硬化层深度
金相法测量渗碳(碳氮共渗)齿轮的有效硬化层深度常州齿轮厂(213001)陈秋明张永年汽车、拖拉机齿轮大多采用渗碳或碳氮共渗淬火的表面热处理,以提高齿轮的耐磨、抗疲劳强度等性能。
国内汽车、拖拉机齿轮制造行业对此类齿轮的检验,过去一直采用金相法测量渗层深度。
随着与国际标准的接轨,我国新制订的国家标准ZBT04001-88及QCn29018-91中明确规定应采用显微硬度法测量渗层的有效硬化层深度。
勿用置疑有效硬化层深度更能代表齿轮渗碳(碳氮共渗)淬火处理后的综合机械性能,但国内大多数齿轮生产厂家由于老标准应用的时间较长,已形成了习惯,对新的标准还不完全适应;另有少数工厂不具备检测有效硬化层深度的条件。
在生产过程中的炉前试块检验,用金相法测量渗层深度与有效硬化层深度有明显的差异,用有效硬化层测量深度对试样的要求高,且检验周期长,不适合炉前快速检验,那么我们是否可找出一种既简便、又与有效硬化层深度有对应关系的金相测量方法呢?针对此问题,我厂进行了大量对比实验,实验证明可采用测量50%铁素体处距表面的距离来确定有效硬化层深度。
1测量方法的制订有效硬化层深度的定义是从零件表面到维氏硬度值为550HV处的垂直距离。
从定义中我们知道,有效硬化层深度取决于渗层中的硬度分布,而硬度分布是与渗层中各处的含碳量密切相关的。
我们从齿轮渗碳(碳氮共渗)热处理工艺特点考虑,在正常淬火的条件下渗层淬火组织应为马氏体,渗层中各处的硬度取决于原材料的淬透性和碳浓度分布。
当材料一定时,对应于550HV处的含碳量也应该是一定的。
我厂渗碳(碳氮共渗)齿轮所用材料为20CrMo或20CrMnTi,经渗碳(碳氮共渗)之后,对应于550HV处的碳浓度约为0.35%~0.40%,从理论上讲,相对应的平衡组织中铁素体与珠光体的比例是一定的,铁素体大约占50%~56%,在金相检验中,50%铁素体比较容易区分,故我们试用金相法,测量50%~56%铁素体处至表面的距离定为有效硬化层深度。
jbt9172齿轮渗氮氮碳共渗工艺及质量控制
7. 1 随炉试样检验 7. 1. 1 表面硬度
表面硬度检验按 GB/T 5030、GB/T 4340、GB/T 1818 测量;对渗氮后要磨削的齿轮,应将试样 表面磨去加工余量后测量,硬度应符合技术条件规定,推荐测试负荷见表 2。
4
有效硬化层深度 mm
维氏硬度(HV)测试负荷 N
540~570
—
480~500
500~530
调整 退氮 30~40 >95 480~500
500~530
6. 4. 2 处理时间 按齿轮材料、渗层深度要求选择的工艺类别等综合确定。一般按每小时 0.01 mm 的平均渗速估算
时间。 6. 4. 3 冷却方式
a)气体渗氮、离子渗氮、离子氮碳共渗后在炉内冷至 200℃ 以下后空冷; b)气体氮碳共渗后也可采用油冷; c)液体氮碳共渗后一般采用水冷; d)为减少变形,对高精度不磨齿的齿轮可采用分段冷却。 6. 4. 4 清洗 液体氮碳共渗后要及时清洗、中和附在齿轮上的残盐、残渣。
成品齿轮轮齿工作高度中间部位的齿面硬度。 3. 2 渗层深度
齿轮或试样经渗氮、氮碳共渗后,从硬化层表面垂直测至规定的硬度或显微组织处的距离。 3. 3 界限硬度值
为确定渗氮、氮碳共渗后齿轮的有效硬化层深度而规定的最低硬度值。
国家机械工业局 1999-06-24 批准
2000-01-01 实施
1
JB/T 9172-1999
JB/T 9172-1999 表2
≤0.15
>0.15~0.3
9.806
49.03
>0.3 98.06,也可用(HR15N)
7. 1. 2 渗层深度 渗层深度检验以硬度法为主,金相法为辅,检验结果应符合产品技术要求。
齿轮渗碳、渗氮硬化表面耐磨性研究
256管理及其他M anagement and other齿轮渗碳、渗氮硬化表面耐磨性研究李晓喆(太重煤机有限公司,山西 太原 030032)摘 要:在工业化、现代化的过程中,机械传动系统已经逐渐成为现代工业不可缺少的重要技术核心。
作为机械设备的核心构件,齿轮的耐磨性是确保传动系统正常可靠工作的重要指标。
而渗碳与渗氮热处理工艺是当前表面硬化技术中的热点问题,本文分析了不同齿轮表面硬化技术的优缺点,通过渗碳与渗氮热处理加工后的齿轮耐磨性能比较分析,确定了渗氮气体处理方式在低载荷变速齿轮处理温度、耐磨性能方面的优势。
关键词:变速齿轮;渗碳加工;渗氮加工;表面硬化;耐磨性中图分类号:TG156.8;U463.2 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2018)06-0256-2传动系统是现代机械工业中的核心机械构件,而齿轮则是增速传动系统中的关键部件。
现代机械中大多数的能量传达都是通过齿轮组来实现的,包括工业减速设备、变速齿轮组等。
而我国齿轮制造工业也在中国现代工业腾飞的过程中,保持了快速发展的态势。
在种类丰富的众多产品中,变速齿轮具有安全性高、结合性好、稳定性强、性价比高等多种有点,在通用机械设备中具有不可替代的作用[1]。
在这种产品发展环境下,必须不断提高变速齿轮的加工制造工艺,提高产品的使用寿命,才能为齿轮制造业的发展提供充足的动力支持。
1齿轮表面强化技术1.1 渗碳技术渗碳热处理工艺能够提高齿轮产品的表面硬度,增强齿轮的耐受摩擦性能,而齿轮工件的基质部分仍然可以保持板条状马氏体组织结构,能够确保齿轮具有较强的韧性,确保变速齿轮本身的物理力学性能指标较高。
所以在渗碳热处理加工的齿轮工件使用过程中,可以耐受较高的荷载力。
传统的渗碳工艺温度保持在930摄氏度,生产工艺的整体周期较长,生产效率相对较低未下。
而在现代工艺的发展环境下,高温渗碳技术为现代齿轮制造提供了新的技术支持,可以有效提高齿轮生产工艺的效率。
齿轮 渗氮表面硬度
齿轮渗氮表面硬度1. 介绍在机械传动领域中,齿轮是一种常见的元件,用于传递动力和转动力矩。
齿轮通常由金属材料制成,为了提高其使用寿命和耐磨性,往往需要对齿轮进行表面处理。
其中一种常见的表面处理方法是渗氮,通过将氮原子渗入齿轮表面,形成氮化层,从而提高齿轮的硬度和耐磨性。
2. 渗氮的原理渗氮是一种热处理方法,通过将齿轮置于含有氨气的高温环境中,使氨气中的氮原子渗入齿轮表面。
渗氮过程中,氮原子会与齿轮表面的金属原子结合,形成一种坚硬的氮化层。
氮化层的硬度远远高于齿轮的基体材料,因此能够提高齿轮的耐磨性和使用寿命。
3. 渗氮的优点渗氮作为一种表面处理方法,具有以下几个优点:3.1 提高硬度渗氮能够显著提高齿轮的硬度,使其能够承受更大的载荷和摩擦力。
硬度的提高还能够减少齿轮的变形和磨损,从而延长齿轮的使用寿命。
3.2 增强耐磨性由于氮化层的硬度高于基体材料,渗氮能够大大增强齿轮的耐磨性。
在高速运动和高负荷条件下,齿轮表面不易磨损,从而保持较好的工作性能。
3.3 改善表面质量渗氮还能够改善齿轮表面的光洁度和平整度。
氮化层能够填充表面的微小孔隙和凹凸不平,使齿轮表面更加光滑,减少摩擦损失。
3.4 提高齿轮的疲劳寿命由于渗氮可以提高齿轮的硬度和耐磨性,使其在长时间运行和频繁启动停止的工况下,具有更长的疲劳寿命。
这对于一些高精度和高负荷的机械传动系统来说尤为重要。
4. 渗氮的工艺过程渗氮的工艺过程一般包括以下几个步骤:4.1 准备工作在进行渗氮处理之前,需要对齿轮进行清洗和去除表面的油污和氧化物。
清洗后,将齿轮放入渗氮设备中进行处理。
4.2 加热处理齿轮放入渗氮设备后,需要进行加热处理。
加热温度一般在800℃至1100℃之间,根据不同的材料和要求进行调整。
加热时间一般较长,可以达到几十个小时。
4.3 渗氮处理在加热到一定温度后,开始进行渗氮处理。
将含有氨气的气体通入渗氮设备中,使氨气中的氮原子渗入齿轮表面。
渗氮时间一般较短,几个小时即可完成。
渗氮层、淬硬层、有效硬化层的硬度和厚度测试简介
0.05
0.02
0.35
0.15
0.1
0.05
0.4
0.2
0.15
0.05
0.5
0.25
0.2
0.1
0.6
0.3
0.25
0.1
0.65
0.3
0.3
0.1
0.75
0.3
3、总渗氮层深度
b、基体硬度的取点与测定,一般在3倍左右渗氮层深度的距离处测得的硬度值(至少取3点,平均值)做为基体硬度值。
c、对于渗氮层硬度变化很平缓的钢种,(如碳钢、低碳合金钢制件),其渗氮层深度可以从试样表面沿垂直方向测至比基体维氏硬度高30HV处。
d、当渗氮层深度有的特别浅,有的则较深时,检测力可以在0.2KG范围内选择(并注明,如HV0.2)
a、渗氮层脆性级别按维氏硬度压痕边缘碎裂程度分为5级
级别
渗氮层脆性级别说明
1
压痕边角完整无缺
2
压痕一边或一角碎裂
3
压痕二边或二角碎裂
4
压痕三边或三角碎裂
5
压痕四边或四角碎裂
b、渗氮层脆性检验一般采用维氏硬度计,试验力10公斤,试验力的加载必须缓慢(在5-9S内完成),试验力加载完成后必须停留5-10S,然后卸载试验力,特殊情况也可采用5KG或者30KG试验力。
一般零件推荐的化合物层厚度及公差表(单位/mm)
化合物层厚度
上偏差
化合物层厚度
上偏差
0.005
0.003
0.012
0.006
0.008
0.004
[原创]渗氮处理
渗氮处理气体渗氮在1923年左右,由德国人Fry首度研究发展并加以工业化。
由於经本法处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温,其应用范围逐渐扩大。
例如钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、?压机用?造模、螺?、连?、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。
一、氮化用钢简介传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。
这些元素在渗氮温度中,与初生态的氮原子接触时,就生成安定的氮化物。
尤其是钼元素,不仅作为生成氮化物元素,亦作为降低在渗氮温度时所发生的脆性。
其他合金钢中的元素,如镍、铜、硅、锰等,对渗氮特性并无多大的帮助。
一般而言,如果钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素,氮化后的效果比较良好。
其中铝是最强的氮化物元素,含有0.85~1.5%铝的渗氮结果最佳。
在含铬的铬钢而言,如果有足够的含量,亦可得到很好的效果。
但没有含合金的碳钢,因其生成的渗氮层很脆,容易剥落,不适合作为渗氮钢。
一般常用的渗氮钢有六种如下:(1)含铝元素的低合金钢(标准渗氮钢)(2)含铬元素的中碳低合金钢 SAE 4100,4300,5100,6100,8600,8700,9800系。
(3)热作模具钢(含约5%之铬) SAE H11 (SKD ? 61)H12,H13(4)肥粒铁及麻田散铁系不锈钢 SAE 400系(5)奥斯田铁系不锈钢 SAE 300系(6)析出硬化型不锈钢 17 - 4PH,17 ? 7PH,A ? 286等含铝的标准渗氮钢,在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层,但其硬化层亦很脆。
相反的,含铬的低合金钢硬度较低,但硬化层即比较有韧性,其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。
因此选用材料时,宜注意材料之特徵,充分利用其优点,俾符合零件之功能。
至於工具钢如H11(SKD61)D2(SKD ? 11),即有高表面硬度及高心部强度。
二、氮化处理技术:调质后的零件,在渗氮处理前须澈底清洗乾净,兹将包括清洗的渗氮工作程序分述如下:(1)渗氮前的零件表面清洗大部分零件,可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。
齿轮 渗氮表面硬度
齿轮渗氮表面硬度(原创实用版)目录一、齿轮渗氮处理概述二、渗氮处理对齿轮表面硬度的影响三、齿轮渗氮处理的优点四、齿轮渗氮处理的工艺流程五、渗氮处理在齿轮制造中的应用实例六、结论正文一、齿轮渗氮处理概述齿轮作为工业中常用的机械元件,在传递动力、改变运动速度和方向等方面起着关键作用。
由于齿轮间的传动是靠齿与齿之间的啮合进行的,在长期运转过程中,齿轮的齿不可避免地会因反复接触挤压而受到磨损。
为了确保齿轮传动系统的高度稳定性和可靠性,需要对齿轮表面进行硬化处理,提高其耐磨性。
渗氮处理是一种常见的齿轮表面硬化技术,通过渗氮气体,使齿轮表面形成一层高硬度的氮化层,从而提高齿轮的耐磨性和抗疲劳性能。
二、渗氮处理对齿轮表面硬度的影响渗氮处理对齿轮表面硬度的影响主要表现在以下几个方面:1.渗氮处理可以显著提高齿轮表面的硬度。
经过渗氮处理的齿轮,其表面硬度可以达到 1000HV 以上,远高于普通钢材的硬度。
这使得齿轮在承受高负荷和高速运转时,具有更好的耐磨性和抗疲劳性能。
2.渗氮处理可以降低齿轮表面的应力。
由于渗氮层具有较高的硬度,它可以有效地承受齿轮运转过程中产生的应力,从而降低齿轮基体的应力水平,提高齿轮的抗疲劳性能。
3.渗氮处理对齿轮表面的均匀性有一定影响。
如果渗氮处理过程中,齿轮表面与渗氮气体的接触不均匀,可能会导致齿轮表面硬度的不均匀。
这可能会影响齿轮的传动性能和寿命。
三、齿轮渗氮处理的优点齿轮渗氮处理具有以下几个优点:1.提高齿轮表面硬度。
渗氮处理可以显著提高齿轮表面的硬度,提高齿轮的耐磨性和抗疲劳性能。
2.降低齿轮表面应力。
渗氮处理可以降低齿轮表面的应力,提高齿轮的抗疲劳性能。
3.工艺简单。
渗氮处理工艺相对简单,对设备和工艺要求较低,易于实施。
4.成本较低。
与渗碳淬火等其他表面硬化处理方法相比,渗氮处理的成本较低,可以降低齿轮的生产成本。
四、齿轮渗氮处理的工艺流程齿轮渗氮处理的工艺流程主要包括以下几个步骤:1.齿轮预处理。
齿轮碳氮共渗工艺过程
齿轮碳氮共渗工艺过程本文旨在介绍齿轮碳氮共渗工艺过程的重要性和应用领域。
齿轮碳氮共渗是一种常见的表面处理方法,可以显著提高齿轮的硬度、耐磨性和抗腐蚀性能。
在工业领域中,齿轮广泛应用于各种机械设备和传动系统中,具有重要的作用。
在齿轮制造过程中,由于工作环境和使用条件的不同,往往需要对齿轮进行表面处理以增强其性能。
齿轮碳氮共渗工艺是一种常用的表面处理方法之一。
它可以通过在齿轮表面形成一层硬度高、耐磨性好的碳氮化物层,从而改善齿轮的使用寿命和传动效率。
齿轮碳氮共渗工艺过程主要包括以下几个步骤:预处理:将需要进行表面处理的齿轮进行清洗和除油处理,以保证表面干净无杂质。
预热:将齿轮置于特定的温度区间内进行预热,以提高表面碳氮共渗的效果。
碳氮共渗:将齿轮置于碳氮共渗剂中,在特定的温度和时间条件下进行共渗,使齿轮表面形成碳氮化物层。
淬火:将共渗后的齿轮进行快速冷却处理,以增加齿轮的硬度和耐磨性。
退火:对淬火后的齿轮进行退火处理,以消除残余应力。
修整:对经过共渗和退火处理后的齿轮进行修整,以保证其尺寸和质量要求。
表面处理:对修整后的齿轮进行表面处理,以提高齿轮的美观度和耐腐蚀性能。
检验和测试:对表面处理后的齿轮进行各项性能检验和测试,确保其达到设计要求。
齿轮碳氮共渗工艺过程具有简单、经济、高效的特点,广泛应用于各种齿轮制造行业。
它能够显著提高齿轮的性能,延长其使用寿命,提高传动效率,降低维护成本。
在齿轮制造领域,了解和掌握齿轮碳氮共渗工艺过程的原理和技术是非常重要的,可以帮助提升齿轮制造的质量和效率。
齿轮碳氮共渗工艺是一种将碳和氮同时引入齿轮表面以提高其表面硬度和耐磨性的工艺。
该工艺的基本原理如下:使用的材料:工艺中常用的材料包括碳化物和氮化物源,如碳化钠和氨气。
这些材料在高温条件下被分解,释放出碳和氮元素。
渗透过程:齿轮经过前处理,被清洗和加热,以确保表面光滑和去除污垢。
然后,齿轮被放置在一个高温环境中,碳和氮化物源以固体、液体或气体形式被引入,然后通过渗透作用进入齿轮表面。
渗氮及氮化处理
渗氮渗氮,是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。
常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。
传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中,通以流动的氨气并加热,保温较长时间后,氨气热分解产生活性氮原子,不断吸附到工件表面,并扩散渗入工件表层内,从而改变表层的化学成分和组织,获得优良的表面性能。
如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮的扩散,则称为氮碳共渗。
常用的是气体渗氮和离子渗氮。
原理应用渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁,一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物,特别是氮化铝、氮化铬。
这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度,因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力,并降低缺口敏感性。
与渗碳工艺相比,渗氮温度比较低,因而畸变小,但由于心部硬度较低,渗层也较浅,一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求,或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件,以及各种切削刀具、冷作和热作模具等。
渗氮有多种方法,常用的是气体渗氮和离子渗氮。
钢铁渗氮的研究始于20世纪初,20年代以后获得工业应用。
最初的气体渗氮,仅限于含铬、铝的钢,后来才扩大到其他钢种。
从70年代开始,渗氮从理论到工艺都得到迅速发展并日趋完善,适用的材料和工件也日益扩大,成为重要的化学热处理工艺之一。
气体渗氮一般以提高金属的耐磨性为主要目的,因此需要获得高的表面硬度。
它适用于38CrMoAl等渗氮钢。
渗氮后工件表面硬度可达HV850~1200。
渗氮温度低,工件畸变小,可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件,如镗床镗杆和主轴、磨床主轴、气缸套筒等。
但由于渗氮层较薄,不适于承受重载的耐磨零件。
气体参氮可采用一般渗氮法(即等温渗氮)或多段(二段、三段)渗氮法。
前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。
温度一般在480~520℃之间,氨气分解率为15~30%,保温时间近80小时。
渗氮齿轮渗层质量检测探讨
பைடு நூலகம்
( 特 别开、 停机时) , 加 强巡检 , 防止跑 、 冒、 滴、 漏 现象发 生。 重点加强管 脉 状组织是影 响扩散 层脆性 的主要因素。 材 料为3 8 C r Mo A 1 的齿轮 路及分选机 械的检修 工作 , 并进行定期检 查。 在气体渗氮初 期 , 由于表面 晶界 处的触媒 作用较强 , 氮的分 解和吸附也 ( 4 ) 补加磁铁 矿粉时, 浓重介质桶需 鼓风2 0 mi n以上, 一次性 添加 较强 烈, 氮沿晶界迅 速扩散 , 与晶界的铁 形成 明显的 8 和 v。 氮化物脉状 完毕 , 回流稀 释后再送到合格 介质桶, 以防止介质沉淀堵 塞泵和管 道。 组织 , 气体渗 氮后, 表面 不可避免地 出现 £ 多相化合物层 , 脆性 较大 ; 离 在生产过程 中, 要尽量减少分流量 , 严 格控制 “ 大分流 、 大补水” 。 子渗氮 时, 准确控制 炉内气氛和 溅射速率 , 表面 可以形成 v’ 单 相层, 层 ( 5 ) 增加化验 批次 , 把好介 质质量关 。 通过 对石壕洗 煤厂介质化 验 下有大 量 的脉 状组织 。 经强烈的 阴极 溅射 , 表 面无化合物 层。 气体 渗氮 报告可知 , 该厂所用介质质量与洗煤厂 的规 定标准( 磁性物含量 ≥9 5 %) 脉状 组织 在表面上 形成 , 而离子渗 氮脉 状组 织在距表 面一定深 度处形 有时有差距 , 因此用它来洗选 , 必然会增加 介耗。 成, 所以, 离子渗氮相比气体渗氮工件表面的脆性较小 , 韧 性较 好。 3 . 效 果及 效益 分析 齿轮 工件在渗 氮过 程 中产生 的脆性 使齿轮尖 角处应 力增大 , 导致 通过 技 术改 造 和加 强管 理措 施 , 取 得了较 好 的效 果 。 由表5 可看 齿轮 工件 在使用时 出现 崩齿现象 。 将 此结论 反馈 至热处 理分 建议对 出, 经过不懈努力, 石壕 洗煤 厂平均 介质消耗 由2 0 1 2 g 的3 . 6 k g / t 下降 这 种材料 的齿轮工件改用离子渗氮 工艺 , 以减小齿部氮化 层的脆 性。 热  ̄ j 1 2 0 1 3 年1 季度的2 . 3 k g / t , 而且介耗呈 逐月下 降趋势。 按 照年原煤 处理 处 理分厂采纳 了我们 的建议 。 近期 , 齿轮分厂 因崩齿原 因产生的质量事 量1 2 0 万t , 介 质价 格1 0 0 0 元/ t 计算, 则每年可节 约介质采 购资金 ( 3 . 6 — 故很 少发生。 2 . 3 ) k g / t × 1 2 0 万t × 1 0 0 0 元/ t = 1 5 6 万元 , 经济效 益非常可观 。 热 处理 工艺 对渗 氮齿轮 工件 只提 出渗 氮前的 调质处 理要求 , 没有 表5石壕洗煤厂介质消耗统计 表 对 渗 氮后 氮化 层质量提 出要求 , 实验 室只对工件调 质组织 和布 氏硬度 时间 介 耗( k g / t ) 平均 ( k g / t )
齿轮气体渗氮的常见问题及对策
齿轮气体渗氮的常见问题及对策1 序言气体渗氮与离子渗氮相比,具有操作简单、工艺可重复性高、设备结构和渗氮原理简单等优势,可以实现工艺过程的自动控制,最突出的特点是渗氮温度和气氛均匀性较好。
对于齿轮渗氮尤其是小模数齿轮,齿根与节圆的渗氮层深之差比离子渗氮小。
近年来,气体渗氮工艺的发展较快,如预先氧化催渗气体渗氮工艺和各种气体渗氮催渗等,这些新工艺都不同程度地缩短了离子渗氮与气体渗氮间生产周期的差距。
但是,在齿轮可控气氛渗氮过程中还应注意以下几个问题。
2 气体渗氮前的清洗齿轮在气体渗氮装炉前要将齿轮清洗干净,不得有水分和杂质残留,否则渗氮后齿轮外观颜色不均匀,出现暗色花斑。
虽然花斑处与正常区域处的渗氮层深、渗氮硬度及金相组织并无明显的区别,但花斑会严重影响齿轮的外观质量。
通过对不规则花斑区域进行超景深体视显微镜进行宏观形貌分析(见图1)扫描电镜观察花斑区域的微观形貌(见图2,肉眼观察到的花斑区域在扫描电镜下呈现白色区域)。
对齿轮端面外观异常的花斑区域与齿轮端面正常区域的化学成分进行对比分析,结果见表1。
从表1可知,异常花斑区域较正常区域的O元素含量高,除了含有较高的O元素外,还含有少量的Na、S、Cl、K、Ca、Mg和Al等元素。
这些元素主要来源于水、清洗剂和剃齿油的残留。
从上述分析可知,气体渗氮外观花斑是由于渗氮前清洗不净造成的,因此在气体渗氮齿轮的清洗方面要特别注意以下几点。
1)采用水基清洗剂进行清洗时,最后漂洗的水温不宜过高。
漂洗水温过高时,会使水分直接烘干在工件表面,因此适当降低漂洗温度并使用高压气枪吹干效果较好。
2)采用丙酮、汽油等物质进行清洗,但这类物质闪点较低,应注意清洗环境的通风和消防安全。
3)采用碳氢清洗机进行清洗前应对工件进行脱水处理。
4)要注意清洗过程中所使用水的水质,尽可能使用纯水。
3 齿轮渗氮畸变的控制齿轮渗氮畸变与齿轮形状、机加工残余应力、齿轮材料、渗氮工装、渗氮工艺及渗氮后齿轮的冷却速度有关。
气体多元渗氮工艺简介
气体多元渗氮工艺简介目前渗氮在各种精密机床上的齿轮、主轴、丝杆、搪杆、发动机曲轮、凸轮轴、汽缸套、工作温度较高的耐磨抗蚀零件(如:锅炉、汽轮机的各种阀门、阀杆、喷嘴。
)得到了广泛应用。
过去人们普遍认为渗氮成本太高,而很少采用这一工艺。
今天,深层渗氮已不再是昂贵的代名词。
渗氮所具有许多优良机械性能,已为越来越多的用户所接受。
渗氮和渗碳都属于化学热处理,它们差别主要有以下几点:*.渗氮后的表面具有高硬度、高耐磨性及红硬性。
例如:38 CrMoAlA钢经过渗氮后,表面维氏硬度可达HV950—1200(相当洛氏硬度HRC68—72)而一般渗碳淬火表面只有HRC58—63。
当工作温度升至500℃—600℃,其硬度不发生明显的变化(但渗碳层硬度超过200℃开始下降)。
高速钢渗氮后表面硬度达HRA88.5相当于HRC72—75,其硬度超过硬质合金YG8C、YG11C、YG15。
*.渗氮具有高的残余压应力。
与渗碳热处理相比,渗氮处理的渗氮层能获得更大的残余压应力。
因此,在交变载荷作用下,渗氮层具有高的疲劳极限和低的缺口感性。
有关资料表明,渗氮耐磨性比渗碳提高了80%,疲劳强度则提高了30%。
*.渗氮工艺温度低、变形小。
渗氮温度为460—600℃比渗碳(920℃—950℃),碳、氮共渗(820℃—860℃)要低得多。
渗氮处理的硬度,由处理过程直接获得,勿需淬火,因此零件变形小。
*.渗氮具有良好的抗蚀能力,而渗碳却不具有如此特征。
*.渗氮工艺一般时间长,渗层很难达到1mm以上,工件心部强度也较低,因而其承受载荷的能力不及渗碳零件高,很少应用承受载荷很重的零件。
另外,经过渗氮处理的零件往往要经过磨削或抛光等去掉表面脆性层。
因此,渗氮的工艺在应用范围上受到一定的限制。
目前一种近似氮化工艺表面处理方法相继开发出来了,那就是软氮化(实质上是氮碳共渗)。
处理时间短,在2—3小时就能达到0.2—0.3mm渗层,表面化合物具有良好韧性和耐磨性,故零件可以带着化合物服役,适用于低碳钢、合金钢、铸铁、粉末冶金等。
jbt9172齿轮渗氮氮碳共渗工艺及质量控制
2
JB/T 9172-1999
b)极限真空度应不低于 6.7 Pa(5×10–2Torr),压升率不大于 1.3×10–1Pa/min(1×10–3Torr/min); c)设备应具有可靠的灭弧装置。 5. 3 液体氮碳共渗设备 a)应有良好的吸风防护罩等安全防护装置; b)应有中和消除有毒废液处理装置,排放须符合环境保护条例。
3
工艺类型 一段法 二段法 三段法
JB/T 9172-1999
齿轮的装炉量、位置及方向要恰当,使炉内介质流畅和每个轮齿加热均匀,以减少变形。 6. 4 齿轮渗氮、氮碳共渗工艺 6. 4. 1 温度及参数
根据齿轮材料、形状、模数及技术要求选取表 1 中的温度及参数。 表1
均温
气体渗氮
温度 ℃
氨分解率 %
前言
本标准是对 ZB J17 001—88《齿轮渗氮、氮碳共渗工艺及质量控制》的修订。 本标准自实施之日起代替 ZB J17 001—88。 本标准的附录 A 是提示的附录。 本标准由全国齿轮标准化技术委员会提出并归口。 本标准负责起草单位:郑州机械研究所。 本标准主要起草人:李耀珍、陈秀玉、杨星原。
540~570
—
480~500
500~530
调整 退氮 30~40 >95 480~500
500~530
6. 4. 2 处理时间 按齿轮材料、渗层深度要求选择的工艺类别等综合确定。一般按每小时 0.01 mm 的平均渗速估算
时间。 6. 4. 3 冷却方式
a)气体渗氮、离子渗氮、离子氮碳共渗后在炉内冷至 200℃ 以下后空冷; b)气体氮碳共渗后也可采用油冷; c)液体氮碳共渗后一般采用水冷; d)为减少变形,对高精度不磨齿的齿轮可采用分段冷却。 6. 4. 4 清洗 液体氮碳共渗后要及时清洗、中和附在齿轮上的残盐、残渣。
齿轮二段碳氮共渗工艺
齿轮二段碳氮共渗工艺齿轮二段碳氮共渗工艺是一种常用的表面处理工艺,可以提高齿轮的硬度和耐磨性,增强其使用寿命和承载能力。
本文将详细介绍齿轮二段碳氮共渗工艺的原理、步骤和应用。
一、齿轮二段碳氮共渗工艺的原理齿轮二段碳氮共渗工艺是在齿轮表面形成一层碳氮化物层,以提高齿轮的硬度和耐磨性。
该工艺主要包括两个步骤:碳氮共渗和回火处理。
碳氮共渗是将齿轮放置在高温气体中,通过碳氮化反应使齿轮表面渗入一层碳氮化物。
碳氮化物具有较高的硬度和耐磨性,可以有效提高齿轮的工作性能。
回火处理是在碳氮共渗后,将齿轮加热至一定温度,然后冷却,以降低碳氮化物的脆性,提高齿轮的韧性和强度。
1. 准备工作:将待处理的齿轮进行清洗和除油处理,确保齿轮表面干净无杂质。
2. 碳氮共渗:将清洗后的齿轮放置在碳氮共渗炉中,通过加热使其表面渗入碳氮化物。
温度和时间的控制是关键,需要根据齿轮的材料和要求进行调整。
3. 冷却和清洗:碳氮共渗后,将齿轮从炉中取出,放置在冷却器中冷却,然后进行清洗,去除表面的碳氮化物残留物。
4. 回火处理:将清洗后的齿轮放置在回火炉中,加热至一定温度,保持一段时间后冷却。
回火温度和时间的控制也是关键,需要根据齿轮的材料和要求进行调整。
5. 检测和包装:经过回火处理后的齿轮需要进行硬度、耐磨性等性能的检测,合格后进行包装,以便运输和使用。
三、齿轮二段碳氮共渗工艺的应用齿轮二段碳氮共渗工艺广泛应用于各种齿轮传动系统中,包括汽车、机械设备、航空航天等领域。
通过该工艺处理后的齿轮具有较高的硬度、耐磨性和韧性,能够承受较大的负荷和冲击,提高传动效率和可靠性。
齿轮二段碳氮共渗工艺还可以应用于其他机械零件的表面处理,如轴、轴承等。
通过碳氮共渗工艺,可以改善零件的表面性能,延长使用寿命,提高整个机械系统的工作效率。
齿轮二段碳氮共渗工艺是一种有效的表面处理工艺,可以提高齿轮的硬度和耐磨性,增强其使用寿命和承载能力。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的工艺参数,并进行相应的检测和控制,以确保处理后的齿轮符合要求。
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