压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺，包括预备热处理、工件的清洗、离子氮化的装炉、离子氮化处理、离子氮化的渗层检验等工艺过程。本发明专利技术提供的压缩机用35CrMoV高承载能力的深层离子氮化工艺，在提高心部硬度的基础上，试验成功了表面硬度、表面脆性、脉状氮化物等全部合格的，渗层深度达到了1.0mm的工艺方法，经该循环变温四段离子氮化工艺处理后的工件，离子氮化的渗层厚度大幅提高，渗层的硬度梯度更加平稳，齿轮的承载能力大幅提高，接触疲劳和弯曲强度大幅提高。

【技术实现步骤摘要】
压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺
本专利技术涉及齿轮热处理
，特别涉及一种压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺。
技术介绍
目前，透平离心压缩机用35CrMoV齿轮的传统离子氮化工艺是设计要求渗氮层厚度为0.35-0.70mm、表面硬度为HV5≥502，采用的工艺是520℃保温25-30小时，采用金相检验方法检验厚度。为了使一部分压缩机用渗碳淬火齿轮转为离子氮化处理代替，从而解决渗碳淬火工艺畸变量大的问题，我们试验开发了35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺，创造了循环变温四段离子氮化工艺方法，采用金相法检验，渗层厚度可以达到1.0以上，而且是在表面硬度、表面脆性、脉状氮化物、表面疏松等渗层指标全部合格的前提下，渗层厚度大幅增加，硬度梯度更加平缓。经本专利技术专利离子氮化工艺处理后的齿轮，在接触疲劳强度大幅提高的同时，承载能力可以大幅提高，大幅提高离子氮化齿轮的应用范围，可以代替一部分目前采用渗碳淬火的压缩机齿轮的表面强化工艺。
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增加渗氮层的厚度和降低渗氮层硬度梯度的陡峭度的压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺，以提高该种齿轮离子氮化后的承载能力，扩大该齿轮的应用范围。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺，包括以下步骤：预备热处理：包括对工件进行正火、淬火、回火及稳定处理的工艺过程，预备热处理后工件的硬度为HB303-341；工件的清洗：先对工件外观质量进行检查及处理，然后对工件进行油污清洗；离子氮化的装炉：包括对不同工件的配炉、装炉时工件的摆放、以及设置辅助阴阳极辅助加热；离子氮化处理：采用循环变温四段离子氮化工艺进行氮化处理，所述循环变温四段离子氮化工艺是第一段、第二段、第三段和第四段的离子氮化温度分别为510℃、520℃、510℃、520℃，第三段和第四段的工艺参数同第一段和第二段的工艺参数完全相同，即是第一段和第二段的循环，其中，第一段和第二段及第三段和第四段的离子氮化保温时间比均为2：5，总的离子氮化保温时间根据渗氮层厚度要求确定，当第四段离子氮化保温结束后，炉冷降温到200℃以下出炉空冷；离子氮化的渗层检验：包括对渗层组织的检验和对渗氮层厚度的检验，所述渗层组织的检验包括对渗层厚度、表面硬度、表面脆性、脉状氮化物以及表面疏松度的检验，所述渗氮层厚度的检验采用硬度法检验或金相法检验。进一步地，所述不同工件在配炉时要保证炉温的均匀性，表面积与重量的比值相近的工件在一起配炉；所述装炉时工件的摆放是根据各工件的硬度和厚度及炉温的均匀性摆放工件，合理利用离子氮化炉不同部位的温度差。进一步地，在所述装炉时工件的摆放方法不能使炉温均匀时，通过增设辅助阴阳极，改进炉温的均匀性，达到各工件硬度和厚度要求的温度环境。进一步地，所述离子氮化处理所用的设备为脉冲离子氮化炉。进一步地，所述离子氮化的渗层检验按GBT11354-2005钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验标准进行。进一步地，所述硬度法检验的界限值按GBT11354-2005标准，即高于心部硬度HV50为渗氮层深度的截止点，当使用高出心部硬度HV30时要对硬度梯度曲线评估，对于检验齿轮的渗氮层深度，以HV400为其界限值。进一步地，所述压缩机用35CrMoV齿轮材料的化学成分满足GB/T3077-1999标准的规定。进一步地，所述深层离子氮化工艺适用于透平离心压缩机35CrMoV齿轮的离子氮化。本专利技术提供的压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺，在传统热处理工艺的基础上，在离子氮化处理过程中，采用循环变温四段离子氮化工艺方法，并采用金相法对齿轮进行检验，可使齿轮的渗层厚度达到1.0以上，并且是在表面硬度、表面脆性、脉状氮化物、表面疏松渗层指标全部合格的前提下，齿轮的硬度梯度更加平稳，使齿轮在接触疲劳强度大幅提高的同时，承载能力也大幅提高，不但可以用在离心压缩机用35CrMoV齿轮上，而且还可以用在其它35CrMoV材料进行离子氮化热处理的工件上，大幅提高离子氮化齿轮的应用范围。附图说明图1为本专利技术实施例提供的压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺的流程图；图2为本专利技术实施例1提供的放大50倍的渗氮层厚度金相检验照片；图3为本专利技术对比例1提供的放大100倍的渗氮层厚度金相检验照片；图4为本专利技术提供的实施例1与对比例1的硬度梯度曲线；图5为本专利技术实施例1提供的放大500倍的渗层组织金相照片；图6为本专利技术实施例2提供的放大100倍的渗氮层厚度金相检验照片；图7为本专利技术对比例2提供的放大100倍的渗氮层厚度金相检验照片；图8为本专利技术提供的实施例2与对比例2的硬度梯度曲线；图9为本专利技术实施例2提供的放大500倍的渗层组织金相照片。具体实施方式参见图1，本专利技术公开了一种压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺，所述35CrMoV材料的化学成分满足GB/T3077-1999标准的规定，该工艺包括以下步骤：(1)预备热处理，包括对工件进行正火、淬火、回火和稳定处理等工艺过程，预备热处理后工件的硬度为HB303-341。(2)工件的清洗，先对工件毛刺等外观质量进行检查与处理、然后采用工业洗涤剂或者丙酮对工件进行油污的清洗，清洗时一定要彻底、干净，特别是沟槽、孔洞的部位要清洗干净。(3)离子氮化的装炉，包括不同工件的配炉、装炉的摆放、辅助阴阳极的设置等。配炉要考虑炉温的均匀性，表面积与重量的比值比较接近工件可以一起配炉。装炉的摆放要考虑各工件的硬度和厚度要求以及炉温的均匀性。如果通过改变装炉方法不能达到炉温的均匀时，可以根据装炉的具体情况，采用增设辅助阴阳极的措施，改进炉温的均匀性，或者达到各工件硬度和厚度要求的温度环境。(4)离子氮化处理，离子氮化处理采用的设备是脉冲离子氮化炉，采用循环变温四段离子氮化工艺，即510℃+520℃的二次循环，具体的说就是第一段的离子氮化温度为510℃、第二段的离子氮化温度为520℃，即第一段和第二段的离子氮化温度是变温的，而第三段和第四段的离子氮化温度与前面的第一段和第二段的离子氮化温度是完全相同的，也分别是510℃和520℃，即第三段和第四段的离子氮化温度是第一段和第二段的离子氮化温度的循环。第三段和第四段的工艺参数同第一段和第二段的工艺参数完全相同，即是第一段和第二段的循环(重复)，其中，第一段和第二段的离子氮化保温时间的比设定为2：5，四段总的保温时间根据渗氮层厚度要求进行确定。当第四段离子氮化保温结束后，炉冷降温到200℃以下出炉空冷。(5)离子氮化的渗层检验，按GBT11354-2005钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验标准进行，渗层组织的检验包括渗层厚度、表面硬度、表面脆性、脉状氮化物、表面疏松等。渗氮层厚度的检验，所述硬度法检验的界限值按GBT11354-2005标准，即高出心部硬度HV50为渗氮层深度的截止点，当使用高出心部硬度HV30时要对硬度梯度曲线评估，对于检验齿轮的渗氮层深度，以HV400为其界限值。下面结合实施例对本专利技术提供的透平压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺做详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺，其特征在于，包括以下步骤：预备热处理：包括对工件进行正火、淬火、回火及稳定处理的工艺过程，预备热处理后工件的硬度为HB303‑341；工件的清洗：先对工件外观质量进行检查及处理，然后对工件进行油污清洗；离子氮化的装炉：包括对不同工件的配炉、装炉时工件的摆放、以及设置辅助阴阳极辅助加热；离子氮化处理：采用循环变温四段离子氮化工艺进行氮化处理，所述循环变温四段离子氮化工艺是第一段、第二段、第三段和第四段的离子氮化温度分别为510℃、520℃、510℃、520℃，第三段和第四段的工艺参数同第一段和第二段的工艺参数完全相同，即是第一段和第二段的循环，其中，第一段和第二段及第三段和第四段的离子氮化保温时间比均为2：5，总的离子氮化保温时间根据渗氮层厚度要求确定，当第四段离子氮化保温结束后，炉冷降温到200℃以下出炉空冷；离子氮化的渗层检验：包括对渗层组织的检验和对渗氮层厚度的检验，所述渗层组织的检验包括对渗层厚度、表面硬度、表面脆性、脉状氮化物以及表面疏松度的检验，所述渗氮层厚度的检验采用硬度法检验或金相法检验。

【技术特征摘要】
1.一种压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺，其特征在于，包括以下步骤：预备热处理：包括对工件进行正火、淬火、回火及稳定处理的工艺过程，预备热处理后工件的硬度为HB303-341；工件的清洗：先对工件外观质量进行检查及处理，然后对工件进行油污清洗；离子氮化的装炉：包括对不同工件的配炉、装炉时工件的摆放、以及设置辅助阴阳极辅助加热；离子氮化处理：采用循环变温四段离子氮化工艺进行氮化处理，所述循环变温四段离子氮化工艺是第一段、第二段、第三段和第四段的离子氮化温度分别为510℃、520℃、510℃、520℃，第三段和第四段的工艺参数同第一段和第二段的工艺参数完全相同，即是第一段和第二段的循环，其中，第一段和第二段及第三段和第四段的离子氮化保温时间比均为2：5，总的离子氮化保温时间根据渗氮层厚度要求确定，当第四段离子氮化保温结束后，炉冷降温到200℃以下出炉空冷；离子氮化的渗层检验：包括对渗层组织的检验和对渗氮层厚度的检验，所述渗层组织的检验包括对渗层厚度、表面硬度、表面脆性、脉状氮化物以及表面疏松度的检验，所述渗氮层厚度的检验采用硬度法检验或金相法检验。2.根据权利要求1所述的压缩机用35CrMoV齿轮高承载能力的深层离子氮化工艺，其特征在于：所述不同工件在配炉时要保证炉温的均匀性，表面积与重量的比值相近的工件在一起配炉；所述装炉时工件的摆放是根据各工件的硬度和厚度及炉温的均匀性摆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠和，张尔康，蒋申柱，陈炜，邹鹏，卢景权，
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