某型減速器齒輪滲碳淬火工藝研究

欒曉忠

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

低碳鋼或低碳合金鋼在900～930℃的具有一定碳勢氣氛下加熱、保溫一段時間，使碳原子滲入基體表面，在零部件表面形成一定深度的滲碳層。零部件在滲碳后同時還需進行淬火及回火處理，使滲碳層及零件心部都獲得良好的組織，滲碳層一般回火為粒狀碳化物+回火馬氏體，伴有少量的殘余奧氏體，心部組織為板條馬氏體+殘余奧氏體。表面及心部的組織結構使零部件表面具有了較高的硬度、耐磨性，同時零件心部又具有較高的強度及韌性。因此，滲碳工藝被廣泛應用于各種齒輪及軸等零部件。

本課題采用氣體滲碳法對某型減速器齒輪表面進行滲碳淬火處理，研究了制備的滲碳層的硬度、顯微組織及基體力學性能，為實際生產提供理論依據。本課題具有較大的理論研究價值和實際意義。

1試驗

1.1 基材

基體采用17Cr2Ni2MoA，基體材料的化學成分及力學性能要求如表1、表2所示。

表1 17Cr2Ni2MoA化學成分質量分數%

表2 17Cr2Ni2MoA力學性能

1.2 滲碳層性能要求及工藝

1.2.1 滲層性能要求

按照JB/ZQ4039檢驗要求：滲層硬度58～62 HRC，碳化物≤2級，滲層馬氏體+殘余奧氏體≤3級，心部組織≤3級。

1.2.2 滲碳淬火工藝

淬、回火工藝如表3所示。

圖1 滲碳工藝

2 結果與討論

2.1 滲層硬度

對帶有滲層的試樣做顯微維氏硬度測試，參照標準JB/ZQ4039，具體見表 4。

從表4可以看出，滲層硬度比較均勻，平均硬度為747.4HV，轉化為61.5HRC，符合標準中規定的58～62HRC的要求。

表3 淬火和回火工藝

2.2 滲層顯微組織

從圖2可知，滲碳層在淬回火前后的組織金相對比分析，在經過800～830℃油冷淬火，150～170℃回火后，得到的滲層組織為細小顆粒狀碳化物、回火馬氏體組織及少量的殘余奧氏體組織，符合標準要求。

從表5中可以看出，采用試驗工藝制備出的滲層金相結果均滿足JB/ZQ4039標準要求。

圖2 滲層顯微組織

表4 滲層硬度測量數據HV

2.3 基體力學性能

滲碳后的淬回火采用切向試環和縱向試棒與產品同時進行淬回火的方式，熱處理完成后按照JB/ZQ4039標準要求進行抗拉強度、屈服強度、延伸率、收縮率、硬度、沖擊及冷彎等性能檢測，考察淬回火溫度對基體力學性能的影響，具體結果如表6所示。從表6中可知，基體各項力學性能均滿足標準要求，熱處理參數較為合理。

表5 滲層金相組織數據

表6 基體力學性能數據

3 結論

通過對以上滲碳層及基體力學性能的各方面參數進行對比分析可知，使用該滲碳淬火工藝制備的滲碳層及基體力學性能均符合JB/ZQ4039的要求。制備的滲碳層性能，碳化物1級；馬氏體+殘余奧氏體1級；心部組織2級；碳化層平均硬度61.5 HRC；以上數據均超過標準要求，該滲碳淬火工藝是可行的。