20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比[1]
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1 试验设备 、条件及工艺
试验设备 RJJ-90-9T 井式渗碳炉 。试验材料 , 为工厂同一批实际生产的齿轮零件 。工艺流程 :下料 —锻造 —正火 —渗碳 (碳氮共渗) —淬火 —回火 —清 洗 。钢坯齿轮经正火后 ,带状组织 3 级 ,晶粒度 9 级 。 试验工艺分别见图 1 和图 2 。
图 1 20CrMnTi渗碳工艺
Vol13 No4 2000212
机械研究与应用
第
MECHANICALRESEARCH&APPLICATION
13 卷 第 4 2000 年 12
期 月
工艺改进
20CrMnTi 齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比Ξ
余华俐1 ,杨宾崇2
(1 兰州工业高等专科学校 机械工程系 ,甘肃 兰州 730050;2 兰拖集团有限责任公司 ,甘肃 兰州 730050)
61～63 40～43 018～1 8 级 合格 合格 合格 不合格
60～63 39～42 018～1 8 级 合格 合格 合格 合格
渗碳 59～62 38～40 018～1 6 级 合格 合格 合格 合格
60～62 40～42 018～1 6 级 合格 合格 合格 合格
60～62 37～40 018～1 6 级 合格 合格不合格 合格
表 1 20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗性能对比
工法线
表面硬 心部硬பைடு நூலகம்渗层深晶粒
齿圈径
孔径 花键
长度变
度 HRC 度 HRC 度 mm 度
向跳动 动工差
61～63 40～43 018～1 8 级 合格 合格 合格 合格
碳氮 62～64 42～45 018～1 8 级 合格 合格 合格 合格
共渗 61～63 41～44 018～1 8 级 合格 合格 合格 合格
摘 要 :通过 20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比试验 ,寻求减少齿轮变形 ,提高生产效率的方法 。 关键词 :齿轮 ,渗碳 ,碳氮共渗 中图分类号 :TG15618 + 2 文献标识码 :A 文章编号 :1007-4414 (2000) 04-0060-01
农用车齿轮要求高硬度 ,高耐磨性 ,高冲击韧度 和疲劳强度 ,一直采用 20CrMnTi材料 ,其常规热处理 为渗碳工艺 ,但热处理过程中 ,变形控制是技术难题 , 废品率极高 。我们采用碳氮共渗工艺与原工艺进行 对比试验 ,以寻找减少变形 ,提高生产效率的途径 。
60～62 38～40 018～1 6 级 合格 合格 合格 合格
59～62 40～42 018～1 6 级 合格不合格合格 不合格
3 结束语
目前 ,工厂已采用此工艺进行正式生产 ,齿轮变 形问题得到了解决 。而且由此带来明显节能效果 ,每 年可节电 5 万 kW·h, 也减少了原渗碳因温度高 ,电 炉耐热材料寿命短 ,维修频繁的问题 ,降低了成本 ,提 高了效益 。
Ξ 收稿日期 :2000-07-17 作者简介 :余华俐 (1966- ) 湖南常德人 ,讲师 ,1989 年毕业于甘肃工业大学材料工程系 ,现主要从事机械工程材料 、模具的教学工作 1
· 06·
醇 ,甲醇于 400～500 ℃裂解 ,反应如下 :CH3OH →CO +2H2, 气氛中 CO 含量为 33%,H2 为 6617% 。碳浓 度约为 014%, 没有富化作用 ,只起保护作用 。而根 据铁2碳相图 ,在 727 ℃时发生珠光体向奥氏体转变 , 在 750 ℃时奥氏体 中 的 碳 含 量 达 0178%, 在 750 ～ 860 ℃的过程中 ,齿轮表面已有较强的吸碳能力 。此 时 ,通入适量煤油和氨气 ,一方面可以快速提高炉内 碳势 ,缩短炉气回复时间 ;另一方面对齿轮表面进行 碳氮共渗 ,缩短随后的共渗时间 。当温度升到 860 ℃ 即调整煤油和氨气至正常工艺参数 。这样 ,共渗时间 比常规共渗工艺缩短 1h, 故生产效率与原渗碳工艺 相比基本相同 。但由于共渗温度低 ,齿轮变形大大减 小 ,且晶粒得到细化 ,其力学性能提高了 。齿轮共渗 后经热处理表面获得含氮马氏体和少量氮化物 ,比渗 碳热处理后的表层具有更高硬度 ,高耐磨性 。
图 2 20CrMnTi碳氮共渗工艺
2 试验结果及分析
在两炉经不同工艺处理的齿轮中 ,随机各拿出 5 个来进行硬度 ,变形量等技术参数检测结果见表 1 。
可见 ,齿轮经碳氮共渗后 ,性能及技术参数均优 于原渗碳工艺 。在碳氮共渗过程中 ,齿轮入炉温度 860 ℃,入炉后降为 550 ℃左右 ,升温 750 ℃约需 45～ 50min,750 ℃升至 860 ℃约需 40min。在升温中只通甲
试验设备 RJJ-90-9T 井式渗碳炉 。试验材料 , 为工厂同一批实际生产的齿轮零件 。工艺流程 :下料 —锻造 —正火 —渗碳 (碳氮共渗) —淬火 —回火 —清 洗 。钢坯齿轮经正火后 ,带状组织 3 级 ,晶粒度 9 级 。 试验工艺分别见图 1 和图 2 。
图 1 20CrMnTi渗碳工艺
Vol13 No4 2000212
机械研究与应用
第
MECHANICALRESEARCH&APPLICATION
13 卷 第 4 2000 年 12
期 月
工艺改进
20CrMnTi 齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比Ξ
余华俐1 ,杨宾崇2
(1 兰州工业高等专科学校 机械工程系 ,甘肃 兰州 730050;2 兰拖集团有限责任公司 ,甘肃 兰州 730050)
61～63 40～43 018～1 8 级 合格 合格 合格 不合格
60～63 39～42 018～1 8 级 合格 合格 合格 合格
渗碳 59～62 38～40 018～1 6 级 合格 合格 合格 合格
60～62 40～42 018～1 6 级 合格 合格 合格 合格
60～62 37～40 018～1 6 级 合格 合格不合格 合格
表 1 20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗性能对比
工法线
表面硬 心部硬பைடு நூலகம்渗层深晶粒
齿圈径
孔径 花键
长度变
度 HRC 度 HRC 度 mm 度
向跳动 动工差
61～63 40～43 018～1 8 级 合格 合格 合格 合格
碳氮 62～64 42～45 018～1 8 级 合格 合格 合格 合格
共渗 61～63 41～44 018～1 8 级 合格 合格 合格 合格
摘 要 :通过 20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比试验 ,寻求减少齿轮变形 ,提高生产效率的方法 。 关键词 :齿轮 ,渗碳 ,碳氮共渗 中图分类号 :TG15618 + 2 文献标识码 :A 文章编号 :1007-4414 (2000) 04-0060-01
农用车齿轮要求高硬度 ,高耐磨性 ,高冲击韧度 和疲劳强度 ,一直采用 20CrMnTi材料 ,其常规热处理 为渗碳工艺 ,但热处理过程中 ,变形控制是技术难题 , 废品率极高 。我们采用碳氮共渗工艺与原工艺进行 对比试验 ,以寻找减少变形 ,提高生产效率的途径 。
60～62 38～40 018～1 6 级 合格 合格 合格 合格
59～62 40～42 018～1 6 级 合格不合格合格 不合格
3 结束语
目前 ,工厂已采用此工艺进行正式生产 ,齿轮变 形问题得到了解决 。而且由此带来明显节能效果 ,每 年可节电 5 万 kW·h, 也减少了原渗碳因温度高 ,电 炉耐热材料寿命短 ,维修频繁的问题 ,降低了成本 ,提 高了效益 。
Ξ 收稿日期 :2000-07-17 作者简介 :余华俐 (1966- ) 湖南常德人 ,讲师 ,1989 年毕业于甘肃工业大学材料工程系 ,现主要从事机械工程材料 、模具的教学工作 1
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醇 ,甲醇于 400～500 ℃裂解 ,反应如下 :CH3OH →CO +2H2, 气氛中 CO 含量为 33%,H2 为 6617% 。碳浓 度约为 014%, 没有富化作用 ,只起保护作用 。而根 据铁2碳相图 ,在 727 ℃时发生珠光体向奥氏体转变 , 在 750 ℃时奥氏体 中 的 碳 含 量 达 0178%, 在 750 ～ 860 ℃的过程中 ,齿轮表面已有较强的吸碳能力 。此 时 ,通入适量煤油和氨气 ,一方面可以快速提高炉内 碳势 ,缩短炉气回复时间 ;另一方面对齿轮表面进行 碳氮共渗 ,缩短随后的共渗时间 。当温度升到 860 ℃ 即调整煤油和氨气至正常工艺参数 。这样 ,共渗时间 比常规共渗工艺缩短 1h, 故生产效率与原渗碳工艺 相比基本相同 。但由于共渗温度低 ,齿轮变形大大减 小 ,且晶粒得到细化 ,其力学性能提高了 。齿轮共渗 后经热处理表面获得含氮马氏体和少量氮化物 ,比渗 碳热处理后的表层具有更高硬度 ,高耐磨性 。
图 2 20CrMnTi碳氮共渗工艺
2 试验结果及分析
在两炉经不同工艺处理的齿轮中 ,随机各拿出 5 个来进行硬度 ,变形量等技术参数检测结果见表 1 。
可见 ,齿轮经碳氮共渗后 ,性能及技术参数均优 于原渗碳工艺 。在碳氮共渗过程中 ,齿轮入炉温度 860 ℃,入炉后降为 550 ℃左右 ,升温 750 ℃约需 45～ 50min,750 ℃升至 860 ℃约需 40min。在升温中只通甲