| 1范圍
本標準規定了碳氮共滲齒輪的材料選擇、處理設備、工藝及質量控制。
本標準適用于鋼制齒輪的氣體碳氮共滲。
2引用標準
下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。本標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準化的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。
GB/T230-1991金屬洛氏硬度試驗方法
GB/T699-1988優制碳素結構 技術條件
GB/T3077-1988合金結構鋼 技術條件
GB/T8539-1987齒輪材料與熱處理質量檢驗的一般規定
GB/T9450-1988鋼件滲碳淬火有效硬化層深度的測定和校核
JJG74-1992自動平衡式顯示儀表檢定規程
3術語
本標準采用下列術語
3.1內氧化型黑色組織
在碳氮共滲層表面，由于內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、須經腐蝕方可觀察到黑色網狀非馬氏體組織。
3.3心部鐵素體
指經碳氮共滲并淬火、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，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，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鋼鐵質量應符合GB/T3007、GB/T699規定。精度要求高的齒輪應采用保證淬透性鋼，重要齒輪采用高級優質鋼和真空脫氣鋼，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減薄。
4.4重載齒輪應采用20CrNiMoA、20Cr2Ni4A等材料。
5設備要求
5.1推薦采用連續式和箱形周期式可控氣體碳氮共滲，其有效加熱區內的溫度應控制在預定值±5℃。
5.2允許采用井式爐進行滴注式碳氮共滲，其有效加熱區內的溫度要求控制在預定值±10℃。
5.3爐子結構及氣源管路系統必須有良好密封性，以保證共滲質量和在生產過程中周圍氣氛符合有關環保要求。爐膛應附有爐氣循環設施，以保證爐溫及氣氛的均勻性。
5.4碳氮共滲爐各加熱區均應裝備能自動測控和跟蹤顯示其實際溫度的記錄裝置。所用測溫儀表的精度不得低于0.5級（JJG74-1992），并應定期校對。
5.5爐內氣氛控制應采用適當 的儀表，以保證碳勢和氮勢達到規定的精度要求。
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應配置加熱和循環冷卻裝置。冷卻介質的溫度在使用過程中應能較快的達到預定值±25℃。
5.8淬火介質不應對齒輪產生氧化、腐蝕等有害的影響，并應符合有關技術條件。一般采用淬火介質為20號、30號機械油，氣缺油或其他專用淬火介質；其冷卻性能應進行定期檢查，并定期清除雜質。
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代氮劑：推薦采用氨氣，也可采用甲酰胺、尿素、三乙醇胺等供氮碳
6.1.3滲劑純度最低應達到工業純等級。
6.1.4滲劑不得對齒輪表面及共滲過程產生有害影響，并應符合各自的標準或技術條件。
6.2處理前的驗收和準備
6.2.1詳細了解對熱處理的技術要求。
6.2.2鋼料、鍛造、預先熱處理和機械加工的質量應穩定，并符合技術要求。
6.2.3制定工藝規范，確定使用設備、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，并進行編號、登記和裝掛。
6.2.5齒輪的裝掛應按其結構選擇適當方式，對于中小模數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和熱處理條件應和同爐齒輪一致，且應放置在與齒輪保持相同工藝狀態的位置。
6.4工藝規范
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左右計算。
6.4.2滲層深度為0.5～0.8mm時，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，中溫共滲后應在爐內預冷至較低的溫度（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，推薦采用兩段工藝規范。第一階段采用800～920℃較高溫度時行共滲或滲碳，然后降溫至820～860℃進行中溫碳氮共滲，平均滲速可以0.18mm/h左右估算。
6.4.4共滲時間，應根據滲層深度要求和隨爐試樣的實測結果來確定。
6.4.5對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，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，推薦采用甲醇、乙醇或氮氣進行排氣，不宜將氨氣或其他供氮劑在開始階段大量通人，作排氣使用。
6.4.9鉻錳鈦鋼齒輪進行碳氮共滲時，為避免產生黑色組織缺陷，供氨量應偏低控制，并應采用后期供氨強滲縮短共滲時間。
7質量控制與檢驗方法
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，平均碳濃度應控制在0.75%～0.95%。平均氮濃度應控制在0.15%～0.30%，用剝層分析方法檢驗。
7.3共滲層碳氮化合物應呈顆粒狀或小塊狀均勻分布。不允許聚集呈斷續或連續網狀分布。在齒頂角部用金相法檢查。
7.4共滲層馬氏體應呈穩針狀，針長不允許大于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量時，試樣應充分回火和進行深腐蝕，必要時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內氧化型黑色組織不經腐蝕檢查，不允許有黑帶，黑點和黑網的深度不得大于0.02mm。
7.6.2屈氏體型黑色組織經腐蝕后檢查，黑網的寬度不得大于0.04mm。
7.7模數小于3.5mm的碳氮共滲齒輪，心部鐵素體量應控制在不大于4%；模數為3.5～5mm的碳氮共滲齒輪，心部鐵素體量應控制在不大于8%。用金相法在齒輪的中心線與齒根圓的交點附近進行檢查。
7.8碳氮共滲有效硬化層深度要求，按照產品圖樣規定。
7.8.1碳氮共滲有效硬化層深度宜偏低控制，一般應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。
7.9硬度要求按產品圖樣規定。
7.9.1共滲齒輪的齒面硬度一般不應不低于56HRC，允許在齒頂或端面檢查。約相隔120°的三個齒輪上檢測三外，同一齒輪上三處的硬度差應不大于3HRC。測定方法按GB/T230規定。
7.9.2共滲齒輪的心部硬度一般應不低于30HRC，用洛氏硬度法在輪齒的中心線與齒根圓的交點附近檢查。
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熱處理變形應穩定，并應和冷加工互相配合達到規定的精度要求。 |
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