Vol13 No4机械研究与应用第13卷 第4期
2000212MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2000年12月
20CrMnTi 齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比
余华俐1, 杨宾崇2
Ξ
(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)
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
。
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
1 试验设备、
条件及工艺
试验设备RJJ-90-9T 井式渗碳炉, :—锻造—正火—清洗。级, 晶粒度9级。试验工艺分别见图1和图2。
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℃0178%,在750～860, 。此, , 一方面可以快速提高炉内, ; 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。
表1 20CrMnTi 齿轮渗碳和碳氮共渗性能对比表面硬心部硬渗层深晶粒
孔径花键
齿圈径向跳动
工法线长度变
图1 20CrMnTi 渗碳工艺
度HRC 度HRC 度mm 度
61～63碳氮62～64共渗61～63
61～6360～63渗碳59～62
60～6260～6260～6240～4342～4541～4440～4339～4238～4040～4237～4038～40018～18级018～18级018～18级018～18级018～18级018～16级018～16级018～16级018～16级图2 20CrMnTi 碳氮共渗工艺
合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格不合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格不合格合格合格合格合格合格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
Ξ收稿日期:2000-07-17
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。
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・
Vol13 No4机械研究与应用第13卷 第4期
2000212MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2000年12月
20CrMnTi 齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比
余华俐1, 杨宾崇2
Ξ
(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)
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
。
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
1 试验设备、
条件及工艺
试验设备RJJ-90-9T 井式渗碳炉, :—锻造—正火—清洗。级, 晶粒度9级。试验工艺分别见图1和图2。
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℃0178%,在750～860, 。此, , 一方面可以快速提高炉内, ; 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。
表1 20CrMnTi 齿轮渗碳和碳氮共渗性能对比表面硬心部硬渗层深晶粒
孔径花键
齿圈径向跳动
工法线长度变
图1 20CrMnTi 渗碳工艺
度HRC 度HRC 度mm 度
61～63碳氮62～64共渗61～63
61～6360～63渗碳59～62
60～6260～6260～6240～4342～4541～4440～4339～4238～4040～4237～4038～40018～18级018～18级018～18级018～18级018～18级018～16级018～16级018～16级018～16级图2 20CrMnTi 碳氮共渗工艺
合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格不合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格不合格合格合格合格合格合格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
Ξ收稿日期:2000-07-17
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。
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・