螺旋伞齿轮热处理生产减小与控制畸变的方法:
硝盐及碱浴中水分加入量,以工件淬人后液面能沸腾而又不太剧烈为原则,此时的含水量为4% ~6%(质量分数)。一般碳钢马氏体分级淬火,可在含水量为2% ~3%(质量分数)的热碱浴中冷却。当碱浴温度约为220C时仅适用于有效直径或厚度为8~ 10mm的工件;当碱浴温度为160 ~ 170C时有效直径或厚度可增至11 ~ 12mm。否则,达不到预期的较高硬度要求。
淬透性较好的合金钢工件,有效厚度在85mm以下者,分级淬火冷却可在140 ~160C的热硝盐浴中进行。如果在热碱浴中冷却,其有效直径或厚度增至100mm时,表面也可以硬化。热硝盐浴可以取代油应用于合金钢淬火,其冷却性能比油好,淬火畸变也比油小,并且不易形成淬火裂纹。但对中碳钢而言,有效淬硬层深度只有10mm左右,适用于要求齿部淬硬的中小型齿轮。
例如,由渗碳齿轮分别在100C的油中和220公盐浴[化学成分(质量分数)为50% KNO, + 50% NaNO,]中淬火的比较可知,盐浴淬火的齿轮畸变要小一半,同时均匀性提高。齿轮从220C盐浴中取出后,再浸人150~ 170C的低温盐浴中,则畸变进一步减小。
实例1太阳轮 (图7-54),花键孔大径为(76. 30+0.01) mm,材料为20Cr2Ni4A钢,热处理技术要求:碳氮共渗层深度≥0.60mm, 心部硬度≥57HRC,圆度误差为0.01 ~ 0.02mm。
(1)热处理工艺及齿轮畸变情况原采用碳氮共渗后直接淬入热油中冷却,齿轮畸变超差,内孔收缩0.20~0.26mm,圆度误差为0. 06mm,达不到爹技术要求。
(2)改进措施与齿轮畸变控制效果 采用碳氮共渗后分级淬火工艺。齿轮经过碳氮共渗处理后,心部马氏体相变点温度为320C,分级温度取250C,冷却后心部组织为低碳马氏体。渗层组织中含C、N量高,Ms点为110~-120C,因而渗层组织在淬火后空冷过程中发生马氏体转变,因此其热应力和组织应力较小,齿轮热处理淬火畸变小。
生产中采用840Cx7.5h碳氮共渗后,在硝盐炉中分级淬火(250-260)Cx (5~10) min,出炉空冷,最后进行(140~150)C.x (60~90) min 回火。
经碳氮共渗处理及分级淬火后,花键内孔收缩量为0.04 -0.08mm,固度误差为0.02mm,均小于热油淬火后的畸变量,满足技术要求。