啮合套表面碳化物消除工艺方法研究

2021-08-28秦鹏涛丁福明王俊杰牟海龙

汽车实用技术 2021年15期

关键词：碳化物淬火表面

秦鹏涛，丁福明，王俊杰，牟海龙

（陕西汉德车桥有限公司，陕西宝鸡 722408）

前言

啮合套在使用过程中主要承受冲击载荷，所以啮合套需要高的抗弯曲疲劳强度。为了满足使用要求，在渗碳淬火后必须保证硬化层深、表面组织级别、表面硬度及尺寸满足工艺、图纸要求。

生产过程中出现表面碳化物级别超差、层深合格的工件需要返工处理，返工处理需要保证层深、变形量合格，并消除表面碳化，为了解决此难题，对其消除表面碳化物的工艺方法进行了研究，制定出了合理的工艺方案。

1 现状

目前啮合套加工设备选用井式气体渗碳炉（如图1 所示），滴注剂选用甲醇、煤油两种有机液体组成，甲醇为稀释剂，煤油为渗碳剂。炉内碳势采用自动控制，渗碳过程中氧探头连续检测碳势，检测结果反馈至渗碳气氛智能数显可编程碳势控制仪（如图2 所示），根据检测结果自动调整，达到工艺要求的设定值。

图1 井式气体渗碳炉

图2 碳势控制仪

2 原因分析

啮合套按生产工艺（如图3 所示）加工后，检测表面碳化物级别超差（如图4 所示）。经过分析，判定造成碳化物级别超差的原因为炉内实际碳势偏高，超过设定值所致。

图3 啮合套生产工艺曲线

图4 表面碳化物金相组织 500×

2.1 技术要求及检测结果如表1 所示

表1 技术要求及检测结果

2.2 确认炉内碳势

准备定碳钢箔进行定碳试验，空炉设定碳势为1.1% C，碳势达到设定值后保温0.5 h，碳势稳定后将准备好的钢箔放入炉内（40～60）min 后取出测重，通过定碳试验实测炉内碳势为1.5% C，试验数据如表2 所示。

表2 实验数据

测量钢箔碳含量计算方法：

式中：

C1——试验验后钢箔实际测定的含碳量，单位：%C；

C0——实验前钢箔实际测定的含碳量，单位：%C；

W1——试验后钢箔的重量；

W0——试验前钢箔的重量。

经过计算C1=1.49% C，C2=1.51% C，C3=1.51% C。

根据定碳结果，计算出实际应采用的PF 值，修正PF 参数，再进行上述定碳试验方法，试验实测炉内碳势1.1% C与设定值1.1% C 一致。

3 制定实验方案

3.1 消除碳化物的方法

啮合套采用渗碳后直接淬火的工艺方法，工件表面含碳量高于淬火温度下奥氏体中碳的最大固溶度时，淬火后表面会形成碳化物。消除碳化物的方法有以下三种；（1）高温加热扩散后再淬火[1]。这是根据扩散第二定律D=D0e-ED/RT，扩散系数D与温度T成指数关系的原理，晶界的粗大碳化物或块状碳化物，向晶内、向表层深处和向表面外进行强烈扩散，使碳的分布趋于均匀，从而消除粗大网状碳化物；（2）提高淬火温度，增大奥氏体中碳的最大固溶度[2]；（3）在低的碳势气氛中再扩散一段时间，重新淬火[1]。