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刊自《Hot Working Technology》2001No.4
中图分类号：TGl56.8.1 文献标识码：B 文章编号：1001-3814(2001)04-0078-01
如何提高轻型车后桥圆锥齿轮的对研合格率一直是各生产厂家所关心的话题。几年来，我们通过不断地探索，积累了一定的经验。本文从热处理角度探讨如何通过控制渗碳淬火变形，提高齿轮的热处理质量，从而提高齿轮的对研合格率。现以轻型车后桥圆锥从动齿轮为例作一介绍。
1 工艺改进情况
齿轮材料为20CrMnTi，M=5，Z=41，要求其表面硬度58-64HRC，心部硬度33～48HRC，渗碳层深0.9-1.3 mm。渗碳设备为UBE-600箱式炉，装炉量96件／炉。
齿轮热处理后允许变形量：①内孔：∮125.50+0.25 mm，圆度公差≤0.05mm；②平面度公差：内缘≤0.10 mm，外缘≤0.06mm。
有效的方法是改进渗碳淬火工艺，通过应用电解质气相离子(ECA)催渗技术及配合使用今禹Y35-I等温分级淬火油，经大量的生产验证，齿轮变形得到有效控制。改进前后的渗碳淬火工艺如图1，2。
我们用上述工艺分别进行了10炉次的对比试验，结果如下：①内孔尺寸：∮125.50+0.25mm，圆度公差≤0.04 mm的原工艺仅占30%左右(其余的在允许变形范围内)，而改进工艺后能达到96%以上；②平面度公差：外缘≤0.04 mm、内缘≤0.06 mm的原工艺仅占20%左右(其余在允许变形范围内)，而改进工艺后达到lOO%在此范围。通过对比可见，改进工艺后从动齿轮渗碳淬火变形得到明显控制。
2 工艺特点分析
(1)ECA催渗技术 ECA 催渗剂随渗碳剂通入炉内，使炉内气氛产生电解质气相，在气氛中各物质都是以离子态存在，而不是以分子态存在，碳以正四价碳离子形式存在。由于工件都是含碳钢或合金钢，工件沉浸在电解质气相中发生原电池反应，产生正负极性，由于工件极性的存在，正四价碳离子极易吸附在工件表面。
碳离子在工件内部迁移过程受两个方面的力驱动，一个是电场力，另一个是由于工件表面与心部存在碳的浓度梯度产生的扩散力。碳离子向内部迁移的途径也有两条，除沿晶界扩散外，还因为正四价碳离子半径只有碳原子的五分之一，正四价碳离子可以穿透晶粒内部向工件内层扩展，也正由于快速的扩散速度，工件表层不易积聚高的碳形成网状或块状碳化物。
气体渗碳一般分三个阶段：第一步是碳的富化剂分解产生活性碳原子;第二步是活性碳原子被工件表面吸附；第三步是活性碳原子沿晶界向内部扩散。稀土催渗是利用稀土元素的特性使有机物易于分解产生活性碳原子，稀土元素使工件表面发生畸变易于吸附活性碳原子从而提高前两步的速度，但对扩散阶段的渗速并没有多少影响。ECA催渗技术可提高三个阶段速度，特别是对渗层速度起决定作用的扩散阶段的渗速，因此较之稀土催渗速度快，更具有优越性。
(2)今禹Y35-I等温分级淬火油 其特点是：蒸汽膜阶段很短，高温冷却速度较快，对流开始温度较高，适于可控气氛箱式炉对工件做马氏体等温分级淬火。淬火硬度均匀、有足够大的淬透能力，并能很好地控制淬火变形，热稳定性好，使用寿命长，能保证工件长期稳定的淬火质量。
3 效果对比
(1)自应用ECA催渗并配以Y35-I等温分级淬火油后，后桥圆锥齿轮的渗碳淬火变形得到明显的控制，为提高齿轮对研合格率提供了强有力的保证。
(2)自改进工艺后，每炉缩短生产周期约18%，表面维氏硬度能达到765HV左右；由于扩散阶段渗速提高，有效硬化层深度也较改进前有所增加。
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