摘要:通過對(duì)大功率重載齒輪滲碳工藝的研究得出，采用分段滲碳新工藝，對(duì)改善滲層的碳化物狀態(tài)及消除網(wǎng)狀碳化物有很好的效果。

關(guān)鍵詞:重載齒輪 分段滲碳 碳濃度梯度 網(wǎng)狀碳化物

0 引言

具有新技術(shù)水平的大功率采煤機(jī)，對(duì)重載低速齒輪滲層質(zhì)量提出了較高的要求，各項(xiàng)指標(biāo)都要嚴(yán)格控制。齒輪選用了18Cr2Ni4WA低碳高合金鋼。但是，采用一般滲碳工藝時(shí)，由于滲層深度大于2mm，鋼中碳化物形成元素Cr和W的吸碳能力又強(qiáng)，因而使?jié)B碳層碳濃度升高，濃度梯度變陡，出現(xiàn)了大塊顆粒網(wǎng)狀碳化物，嚴(yán)重影響了滲碳層質(zhì)量。因此，消除網(wǎng)狀碳化物改善滲碳層質(zhì)量成為長期合作單位雞西煤礦機(jī)械有限公司亟待解決之問題。

試驗(yàn)證明，18Cr2Ni4WA鋼采用分段滲碳法，對(duì)平緩滲碳層碳濃度梯度及消除網(wǎng)狀碳化物具有良好效果。

1 原滲碳工藝及滲碳層質(zhì)量

原滲碳工藝規(guī)范如圖1所示。

設(shè)備為RJJ-90-9型井式滲碳爐，滲碳介質(zhì)為煤油。

按此工藝滲碳的18Cr2Ni4WA 鋼齒輪，滲碳層碳濃度剝層化驗(yàn)(每0.2mm剝一層)，化驗(yàn)結(jié)果見表1。

其碳濃度梯度變化曲線見圖2。其碳化物狀態(tài)見圖3。

從碳濃度梯度變化曲線看，過渡層較陡，變化急劇。從濃度上看，有效層為2.1mm。從碳化物狀態(tài)上看，碳化物顆粒較大，呈連續(xù)網(wǎng)狀，K網(wǎng)=5級(jí)。

由于粗大塊狀及網(wǎng)狀碳化物的存在，破壞了基體組織的連續(xù)性而引起脆性，使零件承受沖擊及彎曲疲勞的性能降低，在周期性接觸應(yīng)力作用下易于疲勞，形成麻點(diǎn)和表層剝落，并使磨裂傾向增大。可見原滲碳工藝不能達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量要求。

2 分段氣體滲碳工藝規(guī)范及其滲碳層質(zhì)量

分段氣體滲碳工藝規(guī)范如圖4所示。

注 1、T=h1/V

2、V=滲碳速度0.2mm/h

4、擴(kuò)散時(shí)間為強(qiáng)滲的1.5~2倍

5、查第Ⅲ樣時(shí)K網(wǎng)≥4級(jí)應(yīng)停滲劑延長擴(kuò)散時(shí)間

圖4 分段氣體滲碳工藝規(guī)范

采用分段滲碳的18Cr2Ni4WA鋼齒輪，進(jìn)行滲碳層碳濃度剝層化驗(yàn)(每0.2mm剝一層)，化驗(yàn)結(jié)果列于表2。

其滲碳層碳濃度梯度變化曲線見圖5，其碳化物狀態(tài)見圖6。

從碳濃度變化曲線看，滲碳層深度為2.3mm，碳濃度梯度變化比較平緩。從碳化物狀態(tài)上看，碳化物顆粒小，呈彌散分布，K網(wǎng)=2級(jí)。

經(jīng)分段滲碳法滲碳的18Cr2Ni4WA 鋼齒輪，進(jìn)行1000小時(shí)加載試驗(yàn)后，齒面無點(diǎn)蝕及剝落損傷，磨損亦極細(xì)微。與西德采媒機(jī)齒輪相比，其單齒彎曲靜強(qiáng)度及彎曲疲勞壽命已達(dá)到或略超過西德采媒機(jī)。

3 結(jié)束語

綜上所述，18Cr2Ni4WA 鋼采用分段滲碳法滲碳，滲碳層碳濃度梯度平緩，滲碳層中碳化物狀態(tài)優(yōu)于一般滲碳工藝，消除了嚴(yán)重影響滲碳層質(zhì)量的網(wǎng)狀碳化物，碳化物顆粒細(xì)小，呈彌散分布。由此可見，采用分段滲碳工藝規(guī)范滲碳，是消除18Cr2Ni4WA 鋼滲碳層中網(wǎng)狀碳化物，改善其滲碳層質(zhì)量，進(jìn)而保證采煤機(jī)齒輪質(zhì)量的良好方法。

參考文獻(xiàn):

[1]劉云旭等金屬熱處理原理.

[2]美國航空和宇航滲碳齒輪推薦工藝，1971.