快速气体渗氮工艺高温渗氮和稀土催渗- .pdf

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1、快速气体渗氮工艺：高温渗氮和稀土催渗南京高速齿轮制造有限公司(江苏211100)陈贺叶小飞刘臻常规气体渗氮扩散速度慢，工艺时间较长。相和Y相中的扩散速度，大幅缩短渗氮时间，提高如大模数风电内齿圈获得0．5mm渗氮层，一般需要渗氮效率。②可以降低能源消耗。③降低因渗氮时50h，甚至更长的时间。较长时间的渗氮一方面造间过长导致表面硬度下降的风险。成生产效率的降低，另一方面会造成零件畸变的增采用高温渗氮工艺的缺点包括：①渗氮温度加，从而降低齿轮的精度等级，影响产品质量。因高，合金氮化物聚集长大速度快，渗氮层表面硬度此，应积极寻求解决措施，提高生产效率。下降明显。②采用高温渗

2、氮，工件变形倾向加大。容易降低工件的精度等级，甚至需要增加精加工处一、高温渗氮及其质量控制理。③对工件的预备热处理要求较高，要求具有较高的回火温度，以及充分的去应力处理。1．高温渗氮简介3．应用案例以提高表面硬度和强度为目的的常规气体渗氮工艺温度一般在520℃左右，高温渗氮是指采用更以风电增速箱内齿圈表面处理为例介绍高温渗高的工艺温度(一般在540～580~C)，在相同的氨氮工艺的应用，内齿圈基本信息如表1所示。分解率下，提高钢件表面的吸氮能力和氮原子的扩表1内齿圈基本信息散能力，因而提高了渗氮速度。高温渗氮最高工艺温度一般根据零件畸变情况和预备热处理温度进行选择。零

3、件预备热处理为调质，回火温度580℃左2．高温渗氮的优缺点右，调质后零件硬度在290HBW左右。预备热处理采用高温渗氮具有以下优点：①提高氮在v温度至少需比氮化温度高28~C，氮化最高工艺温度对两种不同工艺处理后的零件齿部进行了硬度碳，采用两段渗碳工艺，容易导致渗层表面形成网测试，测试结果表明，经两种不同工艺处理后，零状和块状碳化物。而采用缓冲渗碳工艺，可在渗层件齿面硬度接近，在59HRC左右，这足以保证齿面表面获得弥散分布的细颗粒状碳化物，有效改善了有足够的接触疲劳强度。渗层中的碳化物形态。(3)工艺运行时间对比两段渗碳+球化退火(2)缓冲渗碳+淬火回火工艺使渗层内

4、硬度梯+淬火回火工艺运行总时间为259h，缓冲渗碳+淬火度变化合理，齿圈齿面硬度达~IJ59HRC左右，满足回火工艺运行总时间为156h。这充分说明，缓冲渗了高速重载齿轮的使用要求。碳工艺极大地缩短了工艺周期、降低了制造成本。(3)缓冲渗碳+淬火回火工艺明显缩短了工艺4．结语周期，大幅降低了制造成本。MW(20120310)(1)对于20CrMnMo大模数齿圈的深层渗争磊⋯塾9rI、技术论坛1echnologyForum可选择为550~C，渗氮工艺参数见表2。组成、渗氮炉容量、工件形状、装炉量、装炉方式表2渗氮工艺参数与随炉试样渗氮层深等多种因素有关，一旦加入过量，反

5、而会使渗速下材料渗氮温度FC氦分解率工艺时间／h试样渗氮层深降，并使金相组织恶化，因此生产前需要进行大量(％)／mm52030～5O750．61试验验证，不适用于单件或小批量零件的生产。②42CrMo54030～5047O．62加入稀土元素对设备有一定损害。③近年来稀土价55030～5O38O．6o格大幅上涨，增加了稀土催渗的成本。注：渗氮层深度界定按ISO6336__5标准执行。3．应用案例采用550℃高温渗氮，达到相同的层深，工艺以42CrMo钢为例，对比分析了常规气体渗氮时间可节约49．3％，大幅提高了生产效率。与稀土催渗气体渗氮的试验结果，如表4所示。可采用上

6、述550℃渗氮工艺，除层深外，其余指以看出在采用相同的渗氮温度和相近工艺参数的同标按GB／T11354进行质量检测，检测结果见表3。时，稀土催渗的42CrMo钢达到相同层深的时间比表3550。C渗氮质量检测结果常规渗氮短30h。氮化物白亮层厚度／零件硬度脆性(级)疏松(级mm(级)HV表442CrMo钢稀土催渗与常规渗氮的比较2O-01256301l工艺材料渗氮温度氨分解率渗氮层深工艺时间／℃(％)／n1ITl／ll工件畸变主要通过装炉、升降温速度、出炉温常规渗氮0．5427042CMo52O30～5O度等方面进行控制，经过对高温渗氮后的齿圈进行稀土催渗0．54745

7、计量，节圆跳动、基准端面跳动均在0．04mm范围注：渗氮层深界定按ISO6336---5标准>执}{行避。醚内，符合相关技术要求规定。稀土催渗气体渗氮和常规气体渗氮的硬度梯度对比见附图，可以看出，稀土催渗获得的硬度均比二、稀土催渗及其质量控制常规渗氮高，其中表面硬度高出约200HV。1．稀土催渗简介稀土元素特有的电子层结构决定了稀土元素在化学热处理过程中有很强的活化催渗作用。稀土元素在室温下就能吸氢，在250～30o℃时容易与氢发生反应，并生成REH2~IREH3等类型的化合物。在渗氮气氛中，稀土元素与氢结合，使氢分压下降，有利于氮势的提高。有学者提