1范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了碳氮共滲齒輪的材料選擇、處理設(shè)備、工藝及質(zhì)量控制。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼制齒輪的氣體碳氮共滲。
2引用標(biāo)準(zhǔn)
下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)化的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。
GB/T230-1991金屬洛氏硬度試驗(yàn)方法
GB/T699-1988優(yōu)制碳素結(jié)構(gòu) 技術(shù)條件
GB/T3077-1988合金結(jié)構(gòu)鋼 技術(shù)條件
GB/T8539-1987齒輪材料與熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)的一般規(guī)定
GB/T9450-1988鋼件滲碳淬火有效硬化層深度的測(cè)定和校核
JJG74-1992自動(dòng)平衡式顯示儀表檢定規(guī)程
3術(shù)語
本標(biāo)準(zhǔn)采用下列術(shù)語
3.1內(nèi)氧化型黑色組織
在碳氮共滲層表面，由于內(nèi)氧化和分子氮與氫的作用以及碳氮化合物偏聚所造成的、不經(jīng)浸蝕即可觀察到的黑色組織缺陷。
3.2屈氏體型黑色組織
由于內(nèi)氧化和碳氮化合物偏聚引起共滲層淬透性下降所造成的、須經(jīng)腐蝕方可觀察到黑色網(wǎng)狀非馬氏體組織。
3.3心部鐵素體
指經(jīng)碳氮共滲并淬火、回火后，在齒寬中部法向截面上，齒輪中心線與齒根圓交點(diǎn)附近的游離鐵素體。
3.4至表面硬度降
在碳氮共滲有效硬化層濃度范圍內(nèi)，共滲層橫截面上維氏硬度峰值與表面維氏硬度之差。
3.5至心部硬度降
在碳氮共滲有效硬化層深度范圍內(nèi)，共滲層橫截面上自齒表面向心部方向的硬度梯度△HV/△EHt。
4材料選擇
4.1碳氮共滲齒輪常用材料：20CrMo，30 CrMo，35 CrMo，20CrMnTi，30 CrMnTi，38 CrTi，20 CrMnMo，20CrNiMoA,20Cr2Ni4A等。
4.2鋼鐵質(zhì)量應(yīng)符合GB/T3007、GB/T699規(guī)定。精度要求高的齒輪應(yīng)采用保證淬透性鋼，重要齒輪采用高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和真空脫氣鋼，可要求加檢鋼中的非金屬夾雜物和帶狀組織。
4.3大模數(shù)碳氮共滲齒輪，可選用含碳量較高的材料，共滲層深度要求可相應(yīng)減薄。
4.4重載齒輪應(yīng)采用20CrNiMoA、20Cr2Ni4A等材料。
5設(shè)備要求
5.1推薦采用連續(xù)式和箱形周期式可控氣體碳氮共滲，其有效加熱區(qū)內(nèi)的溫度應(yīng)控制在預(yù)定值±5℃。
5.2允許采用井式爐進(jìn)行滴注式碳氮共滲，其有效加熱區(qū)內(nèi)的溫度要求控制在預(yù)定值±10℃。
5.3爐子結(jié)構(gòu)及氣源管路系統(tǒng)必須有良好密封性，以保證共滲質(zhì)量和在生產(chǎn)過程中周圍氣氛符合有關(guān)環(huán)保要求。爐膛應(yīng)附有爐氣循環(huán)設(shè)施，以保證爐溫及氣氛的均勻性。
5.4碳氮共滲爐各加熱區(qū)均應(yīng)裝備能自動(dòng)測(cè)控和跟蹤顯示其實(shí)際溫度的記錄裝置。所用測(cè)溫儀表的精度不得低于0.5級(jí)（JJG74-1992），并應(yīng)定期校對(duì)。
5.5爐內(nèi)氣氛控制應(yīng)采用適當(dāng) 的儀表，以保證碳勢(shì)和氮?jiǎng)葸_(dá)到規(guī)定的精度要求。
5.6碳氮共滲所有料盤，掛具推薦采用耐熱鋼或耐熱鑄鐵制造，使用中不允許有明顯的變形。
5.7淬火新華通訊社卻槽內(nèi)應(yīng)配置加熱和循環(huán)冷卻裝置。冷卻介質(zhì)的溫度在使用過程中應(yīng)能較快的達(dá)到預(yù)定值±25℃。
5.8淬火介質(zhì)不應(yīng)對(duì)齒輪產(chǎn)生氧化、腐蝕等有害的影響，并應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)條件。一般采用淬火介質(zhì)為20號(hào)、30號(hào)機(jī)械油，氣缺油或其他專用淬火介質(zhì)；其冷卻性能應(yīng)進(jìn)行定期檢查，并定期清除雜質(zhì)。
6工藝控制
6.1碳氮共滲劑
6.1.1供碳劑：推薦采用醋酸乙脂、丙酮、甲烷、丙烷、丙丁烷等，也可采用不飽和烴、硫含量低的煤油。
6.1.2代氮?jiǎng)和扑]采用氨氣，也可采用甲酰胺、尿素、三乙醇胺等供氮碳
6.1.3滲劑純度最低應(yīng)達(dá)到工業(yè)純等級(jí)。
6.1.4滲劑不得對(duì)齒輪表面及共滲過程產(chǎn)生有害影響，并應(yīng)符合各自的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件。
6.2處理前的驗(yàn)收和準(zhǔn)備
6.2.1詳細(xì)了解對(duì)熱處理的技術(shù)要求。
6.2.2鋼料、鍛造、預(yù)先熱處理和機(jī)械加工的質(zhì)量應(yīng)穩(wěn)定，并符合技術(shù)要求。
6.2.3制定工藝規(guī)范，確定使用設(shè)備、裝爐方式和裝爐量。
6.2.4齒輪表面不得有狠斑、油污、碰傷、裂紋等，并進(jìn)行編號(hào)、登記和裝掛。
6.2.5齒輪的裝掛應(yīng)按其結(jié)構(gòu)選擇適當(dāng)方式，對(duì)于中小模數(shù)的薄壁齒輪推薦采用掛裝方式
6.3裝爐
隨爐放置的試樣與齒輪試塊的材質(zhì)和熱處理?xiàng)l件應(yīng)和同爐齒輪一致，且應(yīng)放置在與齒輪保持相同工藝狀態(tài)的位置。
6.4工藝規(guī)范
6.4.1滲層深度小于0.5mm的碳氮共滲齒輪，共滲溫度一般為800～840℃, 直接淬火，其平均滲速一般可以0.12mm/h左右計(jì)算。
6.4.2滲層深度為0.5～0.8mm時(shí)，共滲溫度一般為840～880℃，其平均滲速一般可以0.15mm/h左右估算。
精度要求高的齒輪，中溫共滲后應(yīng)在爐內(nèi)預(yù)冷至較低的溫度（高于Ar3），并等溫30min以上，然后出爐淬火。
6.4.3滲層深度要求大于0.8mm時(shí)，推薦采用兩段工藝規(guī)范。第一階段采用800～920℃較高溫度時(shí)行共滲或滲碳，然后降溫至820～860℃進(jìn)行中溫碳氮共滲，平均滲速可以0.18mm/h左右估算。
6.4.4共滲時(shí)間，應(yīng)根據(jù)滲層深度要求和隨爐試樣的實(shí)測(cè)結(jié)果來確定。
6.4.5對(duì)于需局部防滲的部位，可采用防滲涂料或其他防滲措施，盡量避免采用鍍銅防滲，以防止氫脆。
6.4.6共滲時(shí)間，貫通式爐的爐壓推薦控制在40～200Pa，周期式爐的爐壓推薦控制在150～500Pa。
6.4.7吸熱式可控氣氛碳氮共滲，推薦通氨量為2%～3.5%（占爐氣總量）。采用滴注式碳氮共滲時(shí)，推薦通氨量為25%～35%（爐氣總量按滴液氣化量和通氨量之和估算）。
6.4.8采用滴注式碳氮共滲時(shí)，推薦采用甲醇、乙醇或氮?dú)膺M(jìn)行排氣，不宜將氨氣或其他供氮?jiǎng)┰陂_始階段大量通人，作排氣使用。
6.4.9鉻錳鈦鋼齒輪進(jìn)行碳氮共滲時(shí)，為避免產(chǎn)生黑色組織缺陷，供氨量應(yīng)偏低控制，并應(yīng)采用后期供氨強(qiáng)滲縮短共滲時(shí)間。
7質(zhì)量控制與檢驗(yàn)方法
7.1外觀；齒輪碳氮共滲后，用肉眼檢查表面，不得有氧化皮、碰傷、剝落、銹蝕等缺陷。
7.2碳氮共滲層表面至深度為0.1mm外的第一表層，平均碳濃度應(yīng)控制在0.75%～0.95%。平均氮濃度應(yīng)控制在0.15%～0.30%，用剝層分析方法檢驗(yàn)。
7.3共滲層碳氮化合物應(yīng)呈顆粒狀或小塊狀均勻分布。不允許聚集呈斷續(xù)或連續(xù)網(wǎng)狀分布。在齒頂角部用金相法檢查。
7.4共滲層馬氏體應(yīng)呈穩(wěn)針狀，針長(zhǎng)不允許大于0.02mm。用金相法在齒高中部工作面處檢查。
7.5共滲層殘余奧氏體量應(yīng)為15%～30%，不允許高于40%。用金相法在齒高中部工作面處檢查。
注：用金相法檢查共滲層殘余奧氏體數(shù)量時(shí)，試樣應(yīng)充分回火和進(jìn)行深腐蝕，必要時(shí)可采用顯微維氏硬度法或其他方法鑒別。
7.6共滲層黑色組織缺陷分為內(nèi)氧化型和屈氏體型兩種，用金相法在齒根附近檢查。
7.6.1內(nèi)氧化型黑色組織不經(jīng)腐蝕檢查，不允許有黑帶，黑點(diǎn)和黑網(wǎng)的深度不得大于0.02mm。
7.6.2屈氏體型黑色組織經(jīng)腐蝕后檢查，黑網(wǎng)的寬度不得大于0.04mm。
7.7模數(shù)小于3.5mm的碳氮共滲齒輪，心部鐵素體量應(yīng)控制在不大于4%；模數(shù)為3.5～5mm的碳氮共滲齒輪，心部鐵素體量應(yīng)控制在不大于8%。用金相法在齒輪的中心線與齒根圓的交點(diǎn)附近進(jìn)行檢查。
7.8碳氮共滲有效硬化層深度要求，按照產(chǎn)品圖樣規(guī)定。
7.8.1碳氮共滲有效硬化層深度宜偏低控制，一般應(yīng)允許比滲碳有效硬化層深度減薄10%～20%。
7.8.2碳氮共滲有效硬化層深度用維氏硬度法按照GB/T9450在齒高中部檢測(cè)。
7.9硬度要求按產(chǎn)品圖樣規(guī)定。
7.9.1共滲齒輪的齒面硬度一般不應(yīng)不低于56HRC，允許在齒頂或端面檢查。約相隔120°的三個(gè)齒輪上檢測(cè)三外，同一齒輪上三處的硬度差應(yīng)不大于3HRC。測(cè)定方法按GB/T230規(guī)定。
7.9.2共滲齒輪的心部硬度一般應(yīng)不低于30HRC，用洛氏硬度法在輪齒的中心線與齒根圓的交點(diǎn)附近檢查。
7.9.3至表面硬度降和至心部硬度降不可過陡，用維氏硬度法按GB/T8539進(jìn)行檢查。
注：由于碳氮共滲表面層殘余奧氏體較多而引起的至表面硬度降，允許超過50HV。
7.10熱處理變形應(yīng)穩(wěn)定，并應(yīng)和冷加工互相配合達(dá)到規(guī)定的精度要求。
