透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳淬火表面强化工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳淬火表面强化工艺，包括预备热处理、消应力处理、渗碳处理、高温回火处、淬火处理、低温回火处理等工艺过程。本发明专利技术提供的透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳淬火表面强化工艺，通过，优化工艺参数，增加铣齿前的消除应力处理，使得12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳层指标全部合格的前提下，畸变量得到大幅度降低。

Carburizing and quenching surface strengthening process of 12Cr2Ni4 high speed gear for turbo compressor

The invention provides a carburizing surface strengthening process of 12Cr2Ni4 high speed gear of a turbine compressor, including the process of pre heat treatment, stress relieving, carburizing, high temperature tempering, quenching, tempering etc.. With carburizing surface strengthening technology, 12Cr2Ni4 high speed gear through the turbine compressor of the present invention, optimization of process parameters, increasing milling pre stress relieving treatment, the carburized layer index of 12Cr2Ni4 high speed gear are qualified under the premise of distortion are significantly reduced.

【技术实现步骤摘要】
透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳淬火表面强化工艺
本专利技术涉及齿轮的热处理
，特别涉及一种透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳淬火表面强化工艺。
技术介绍
目前国内外对12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳淬火表面强化处理，都是先进行预备热处理，然后再进行渗碳淬火工艺处理。其中，渗碳淬火工艺过程包括：渗碳、球化空淬、高温回火、淬火、低温回火等工序。由于该渗碳淬火工序繁琐，生产周期长，因此不仅造成了消耗成本高，还会造成齿轮的畸变量大。特别是薄壁渗碳淬火高速齿轮，经常由于变形超差，不够磨削而使齿轮报废，造成巨大的损失与浪费。即使齿轮没有尺寸超差报废，但由于在对齿轮磨齿时磨削量大，也会造成磨削后的齿轮渗层严重不均、硬度不均且降低以及承载能力下降等问题。更重要的是由于齿轮畸变量大而造成齿轮质量大幅下降，接触疲劳强度、弯曲疲劳大幅下降。因此，必须改进透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳淬火表面强化工艺过程，简化工艺过程，优化工艺过程中的工艺参数，以降低齿轮工件的畸变量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够降低透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮的畸变量的渗碳淬火表面强化工艺。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳淬火表面强化工艺，包括以下步骤：预备热处理：所述预备热处理包括正火、淬火和回火过程或包括正火和回火过程；所述正火温度为950±10℃，保温时间按“有效厚度/45mm-40mm”小时计算，然后空冷；所述淬火温度为860±10℃，保温时间按“有效厚度/40mm-35mm”小时计算，然后油冷；所述回火温度为650℃，保温时间按“1.5-1.7倍淬火保温时间”计算，然后空冷；消应力处理：所述消应力处理温度为600-650℃，保温时间按“有效厚度/25mm-30mm”小时计算，然后空冷；渗碳处理：所述渗碳处理温度为930±10℃，所述渗碳处理过程包括调整、强渗和扩散三个阶段，所述调整阶段的保温时间为1-2小时，所述强渗阶段的保温时间按渗碳层的厚度要求以“0.2mm/小时”计算，强渗阶段的渗层深度达到要求渗层深度的0.5-0.7倍后开始所述扩散阶段，所述扩散阶段的保温时间按所述强渗阶段的保温时间的0.8-1.3倍计算，所述扩散阶段结束后，断电在渗碳炉中吹氮气冷却，冷到600±10℃后出炉空冷；高温回火处理：所述高温回火处理温度为600-650℃，保温时间按“有效厚度/25-30mm”小时计算，然后空冷；淬火处理：所述淬火处理温度为780℃-820℃，保温时间按“有效厚度/40-35mm”小时计算，然后油冷；低温回火处理：所述低温回火处理温度为180-200℃，保温时间按保温时间按“有效厚度/20-25mm”小时计算，然后空冷。进一步地，所述消应力处理是新增加的，所述消应力处理是在所述透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮机械加工后的铣齿前进行。进一步地，简化掉“球化空淬”工序，简化后渗层指标全部合格，且畸变量大幅降低。进一步地，将所述强渗阶段转入所述扩散阶段的渗层深度由达到要求渗层深度的0.7倍设定为0.5-0.7倍。进一步地，所述12Cr2Ni4高速齿轮的材料的化学成分满足GB/T3077-1999标准的规定。进一步地，所述淬火处理中使用的淬火油要提前搅拌加热到油温为100±10℃，在所述12Cr2Ni4齿轮进行淬火前5-8小时开始对淬火油搅拌，在所述12Cr2Ni4齿轮进行淬火前10-20分钟停止搅拌，在所述12Cr2Ni4齿轮进入淬火油进行淬火后20-30秒开始继续对淬火油进行搅拌。进一步地，所述12Cr2Ni4高速齿轮材料的冶炼方法是电炉冶炼，电渣重熔精炼，锻造采用自由锻造，锻造比在3-5。本专利技术提供的一种透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳淬火表面强化工艺，不仅适用于透平离心压缩机大直径薄壁渗碳淬火12Cr2Ni4高速齿轮，也可用于其它透平离心压缩机渗碳淬火12Cr2Ni4高速齿轮，还适用于其它所有需要进行渗碳淬火热处理的12Cr2Ni4材料的工件。本专利技术提供的透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳淬火表面强化工艺，通过优化12Cr2Ni4齿轮的渗碳淬火工艺参数，以及简化12Cr2Ni4齿轮的渗碳淬火工艺过程，即省去了球化空淬工序，使得12Cr2Ni4齿轮的畸变量大幅度降低，12Cr2Ni4齿轮的碳化物评级也仍然能够满足高速齿轮的要求，而且渗层的表面硬度、渗碳层的厚度、马氏体级别、残余奥氏体级别、内氧化的厚度以及疏松层的要求等其它渗层指标也都能满足高速齿轮的要求。解决了因渗碳淬火工艺变形量大，而造成的磨齿时不够磨削尺寸超差造成的返修、甚至报废问题，以及由于磨齿时磨削量大而造成的渗层严重不均、硬度不均且下降、承载能力下降等问题，使12Cr2Ni4齿轮的质量、接触疲劳强度、弯曲疲劳等得到大幅度提高；减少了因12Cr2Ni4齿轮故障而造成的对整个生产的影响，缩短了生产周期，提高了生产效率，降低了生产成本，从而提高了经济效益。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的12Cr2Ni4高速齿轮的碳化物金相图；图2为本专利技术实施例1提供的12Cr2Ni4高速齿轮的内氧化金相图；图3为本专利技术实施例1提供的12Cr2Ni4高速齿轮的心部金相图；图4为本专利技术对比例1提供的12Cr2Ni4高速齿轮的碳化物金相图。图5为本专利技术对比例1提供的12Cr2Ni4高速齿轮的内氧化金相图；图6为本专利技术对比例1提供的12Cr2Ni4高速齿轮的心部金相图；图7为本专利技术实施例2提供的12Cr2Ni4高速齿轮的碳化物金相图；图8为本专利技术实施例2提供的12Cr2Ni4高速齿轮的内氧化金相图；图9为本专利技术对比例2提供的12Cr2Ni4高速齿轮的碳化物金相图。图10为本专利技术对比例2提供的12Cr2Ni4高速齿轮的内氧化金相图；图11为本专利技术实施例3提供的12Cr2Ni4高速齿轮的碳化物金相图；图12为本专利技术实施例3提供的12Cr2Ni4高速齿轮的内氧化金相图；图13为本专利技术实施例3提供的12Cr2Ni4高速齿轮的心部金相图；图14为本专利技术对比例3提供的12Cr2Ni4高速齿轮的碳化物金相图。图15为本专利技术对比例3提供的12Cr2Ni4高速齿轮的内氧化金相图；图16为本专利技术对比例3提供的12Cr2Ni4高速齿轮的心部金相图；图17为本专利技术实施例4提供的12Cr2Ni4高速齿轮的碳化物金相图；图18为本专利技术实施例4提供的12Cr2Ni4高速齿轮的内氧化金相图；图19为本专利技术对比例4提供的12Cr2Ni4高速齿轮的碳化物金相图；图20为本专利技术对比例4提供的12Cr2Ni4高速齿轮的内氧化金相图。具体实施方式本专利技术提供了一种透平压缩机用12Cr2Ni4高速的渗碳淬火表面强化工艺，所述12Cr2Ni4高速齿轮材料的化学成分满足GB/T3077-1999标准的规定，所述12Cr2Ni4高速齿轮材料的冶炼方法是电炉冶炼，电渣重熔精炼，锻造采用自由锻造，锻造比在3-5。该工艺包括以下步骤：(1)预备热处理：所述预备热处理包括正火、淬火和回火过程或包括正火和回火过程；所述正火温度为950±10℃，保温时间根据齿轮的有效厚度按“有效厚度/45mm-35mm”小时计算，然后空冷；所述淬火温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳淬火表面强化工艺，其特征在于，包括以下步骤：预备热处理：所述预备热处理包括正火、淬火和回火过程或包括正火和回火过程；所述正火温度为950±10℃，保温时间按“有效厚度/45mm‑40mm”小时计算，然后空冷；所述淬火温度为860±10℃，保温时间按“有效厚度/40mm‑35mm”小时计算，然后油冷；所述回火温度为650℃，保温时间按“1.5‑1.7倍淬火保温时间”计算，然后空冷；消应力处理：所述消应力处理温度为600‑650℃，保温时间按“有效厚度/25mm‑30mm”小时计算，然后空冷；渗碳处理：所述渗碳处理温度为930±10℃，所述渗碳处理过程包括调整、强渗和扩散三个阶段，所述调整阶段的保温时间为1‑2小时，所述强渗阶段的保温时间按渗碳层的厚度要求以“0.2mm/小时”计算，强渗阶段的渗层深度达到要求渗层深度的0.5‑0.7倍后开始所述扩散阶段，所述扩散阶段的保温时间按所述强渗阶段的保温时间的0.8‑1.3倍计算，所述扩散阶段结束后，断电在渗碳炉中吹氮气冷却，冷到600±10℃后出炉空冷；高温回火处理：所述高温回火处理温度为600‑650℃，保温时间按“有效厚度/25‑30mm”小时计算，然后空冷；淬火处理：所述淬火处理温度为780℃‑820℃，保温时间按“有效厚度/40‑35mm”小时计算，然后油冷；低温回火处理：所述低温回火处理温度为180‑200℃，保温时间按保温时间按“有效厚度/20‑25mm”小时计算，然后空冷。...

【技术特征摘要】
2017.05.16 CN 20171034508991.一种透平压缩机用12Cr2Ni4高速齿轮的渗碳淬火表面强化工艺，其特征在于，包括以下步骤：预备热处理：所述预备热处理包括正火、淬火和回火过程或包括正火和回火过程；所述正火温度为950±10℃，保温时间按“有效厚度/45mm-40mm”小时计算，然后空冷；所述淬火温度为860±10℃，保温时间按“有效厚度/40mm-35mm”小时计算，然后油冷；所述回火温度为650℃，保温时间按“1.5-1.7倍淬火保温时间”计算，然后空冷；消应力处理：所述消应力处理温度为600-650℃，保温时间按“有效厚度/25mm-30mm”小时计算，然后空冷；渗碳处理：所述渗碳处理温度为930±10℃，所述渗碳处理过程包括调整、强渗和扩散三个阶段，所述调整阶段的保温时间为1-2小时，所述强渗阶段的保温时间按渗碳层的厚度要求以“0.2mm/小时”计算，强渗阶段的渗层深度达到要求渗层深度的0.5-0.7倍后开始所述扩散阶段，所述扩散阶段的保温时间按所述强渗阶段的保温时间的0.8-1.3倍计算，所述扩散阶段结束后，断电在渗碳炉中吹氮气冷却，冷到600±10℃后出炉空冷；高温回火处理：所述高温回火处理温度为600-650℃，保温时间按“有效厚度/25-30mm”小时计算，然后空冷；淬火处理：所述淬火处理温度为780℃-820℃，保温时间按“有效厚度/40-35mm”小时计算，然后油冷；低温回火处理：所述低温回火处理温度为180-200℃，保温时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠和，王振江，王强，袁卫东，张会国，王全振，夏明，
申请(专利权)人：沈阳透平机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21