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齿轮稀土渗碳技术

自20世纪80年代以来,稀土化学热处理工艺开发和应用研究已逾20年。由于稀土元素对化学热处理过程有显著的催渗作用,同时利用稀土的微合金化作用改善渗层组织,提高被处理零件的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、断裂韧性和渗层强韧化,延长了零件使用寿命。因此,在机械工业中得到了较多的应用。
    “螺旋伞齿轮付应用稀土渗碳技术”是某公司依托哈尔滨工业大学材料学院荣获的国家发明二等奖一“稀土化学热处理共渗技术”所确立的高新科技项目,目的在于解决目前国内载重汽车螺旋伞齿轮在热处理渗碳加工中能耗较高、废气排放较多、产品内在质量稳定性较差及使用寿命较短的问题,并将稀土渗碳技术在连续式渗碳炉中的应用实现产业化。
一、稀土渗碳结果与分析
1.设备改造及稀土渗碳最佳工艺参数的确定
   稀土渗碳产业化过程中需解决两项关键技术问题,即热处理工艺装备问题及稀土渗碳最佳工艺参数的确定。
    (1)热处理工艺装备问题,即解决稀土渗剂堵塞问题。此次采用了多项专利技术对相关工艺装备进行改造,其专利技术如下。
    a.连续式可控气氛渗碳炉稀土催渗剂加人装置,解决堵塞问题,专利号zl97.2 14598.2。
   b.双排稀土化学热处理渗碳炉滴注管的改进,申请号200720115680.7。
   c.双排稀土化学热处理渗碳炉流量盘的改进,申请号20072011s679.4。
    (2)稀土渗碳最佳工艺参数的确定,即通过稀土渗碳工艺参数选择与搭配来确定提高渗碳速度与获得最佳金相组织的稀土渗碳最佳工艺参数。
    该项目所采用的稀土渗碳工艺与常规渗碳工艺有所不同,在热处理设备上充分发挥连续式渗碳炉2区作用。常规的连续式渗碳炉2区一般作为预渗区,其主要作用是对齿轮工件进行均温和预渗碳。在稀土渗碳工艺上对渗碳温度、碳势及渗碳介质数量等进行合理搭配与控制,在保证渗碳速度增加的同时使渗碳层组织得到明显改善,这是稀土渗碳为获得最佳金相组织在控制方面所采取的关键手段。
    在常规渗碳过程中一般采用扩散的方式来降低奥氏体的碳浓度,而稀土渗碳与常规渗碳不同,渗碳过程一般采用较高的碳势cp=1.2%一1. 40% c。在渗碳过程中奥氏体碳浓度较高,因此在渗碳后期必须采用一定的工艺方法(即稀土渗碳工艺参数选择与搭配,确定稀土渗碳最佳工艺参数)使奥氏体中碳原子以颗粒状碳化物形式弥散沉淀析出,不但可以降低马氏体组织级别,而且可以降低奥氏体中的碳浓度,使渗碳层组织得到优化,这就是稀土渗碳获得的最佳金相组织,即在细化马氏体与残余奥氏体的基体上分布着细小弥散颗粒状碳化物,这种组织具有高的硬度、耐磨性、接触疲劳强度与弯曲疲劳强度。因此,可以大大提高齿轮的使用寿命。
来源:江苏恒力炉业有限公司发表于:2013.08.14
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