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真空渗碳技术是怎样解决齿轮内氧化的?
点击次数:115 发布时间:2019-06-13

真空渗碳技术解决内氧化原理?

   由于真空渗碳是在远低于大气压10kPa (760Torr)的压力下完成的,低压真空渗碳的典型气压范围是400~666 (3~5Torr),真空条件使得碳原子更容易向钢材表面转移;同时因为不存在气体渗碳工艺中的水煤气反应,因而也就没有内氧化现象。

 

真空渗碳技术解决内氧化原理?

应用实例

汽车变速器齿轮与轴齿,原采用常规渗碳淬火工艺,由于渗碳气氛载气中存在氧和氧化物,内氧化现象无法避免,同时热处理畸变较大。

例1,输出轴,材料20MnCr5,热处理技术要求:表面与心部硬度分别为680~780HV30和350~480HV30,有效硬化层深度(硬度550HV1)为0.7~1.0mm。

1)工艺。渗碳温度950℃,加热和均温时间50min;渗碳时间10.13min;扩散时间78.87min;淬火介质为高纯度氮气;淬火压力2MPa;淬火时间10min;富化率为13.81mg/h·cm²;回火温度150℃;回火时间2.5h。

2)检验结果。表面与心部硬度分别为725~727HV30和434~442HV30;齿面有效硬化层深度为0. 788mm (550HV1);齿面金相组织为碳化物(1级)+残留奥氏体(2级)+马氏体(2级),无明显的非马氏体组织;检查三处轴径变形(径向跳动)分别为0. 021~0.045mm、0. 029~0. 089mm和0.041~0. 054mm。

 

例2,从动锥齿轮,材料16MnCr5,热处理技术要求:表面与心部硬度分别为680~780HV30和320~480HV30,有效硬化层深度(硬度510HV1)为0.5~0.8mm。

1)工艺。渗碳温度950℃,加热和均温时间50min;渗碳时间9。25min;扩散时间49。75min;淬火介质为高纯度氮气;淬火压力1。5MPa;淬火时间15min;回火温度150℃;回火时间3h。

2)检验结果。表面与心部硬度分别为720~729HV30和350~356HV30;齿面有效硬化层深度为0。64mm (550HVl);齿面金相组织为碳化物(1级)+残留奥氏体(2级)+马氏体(2级),无明显的非马氏体组织;热处理变形:外平面平面度<0。05mm,内平面平面度<0。10mm,内孔圆度<0。05mm。

 

例3,采用低压真空渗碳不仅彻底解决了内氧化问题,而且低压渗碳设备的应用温度达到1050℃,可以在不使钢材晶粒度明显增大、不影响零件力学性能的条件下,提高渗碳速度,从而大幅度提高了渗碳速度,缩短了生产周期,提高了生产效率,节省了能源。

1)渗碳设备为低压真空渗碳设备,材料20CrMnMo、20Cr、20Ni4A,渗碳工艺条件及要求:渗碳温度980℃;渗碳层深度0.80mm;表面碳浓度0.84%。

2)检测结果。渗碳层深度为0。82mm;表面碳浓度0。85%;碳浓度梯度分布与模拟曲线基本吻合。经过渗碳淬火的齿轮,表面为金属原色,渗层无内氧化情况,组织细而均匀,达到了理想的状态。

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