JBT7516-94.pdf
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1、J8 中 华 人 民共 和 国 机 械 行 业 标 准 J B / T 7 5 1 6 一9 4 齿轮气体渗碳热处理工艺 及其质量控制 1 9 9 4 - 1 0 - 2 5发布 1 9 9 5 - 1 0 - 0 1 实施 中华人民共和国机械工业部发 布 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 齿轮气体渗碳热处理工艺 及其质量控制 J B/ T 7 5 1 6 一9 4 主题内容与适用范围 本标准规定了气体渗碳热处理齿轮的材料选择、 热处理设备、 工艺及其质量控制。 本标准适用于钢制齿轮的气体渗碳、 淬火、 回火处理。 引用标准 G B 1 8 1 8金属表面洛氏硬度试验方法 G
2、 B 1 9 7 9结构钢低倍组织缺陷评级图 G B 3 0 7 7合金结构钢技术条件 G B 3 4 8 0渐开线圆柱齿轮承载能力 计算方法 G B 4 3 4 。金属维氏硬度试验方法 G B 5 2 1 6保证淬透性结构钢技术条件 G B 6 3 9 4金属平均晶粒度测定方法 G B 8 5 3 9齿轮材料及热处理质量检验的一般规定 G B 9 4 5 0钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定与 校核 G B 9 4 5 2热处理炉有效加热区测定方法 G B 1 0 5 6 1钢中非金属夹杂物显微评定法 G B / T 2 3 0金属洛氏硬度试验方法 G B / T 1 3 2 9 9钢的显微组
3、织评定法 J B / T 6 0 7 7齿轮调质工艺及其质量控制 Z B G 5 1 1 0 8防渗涂料技术条件 Z B J 3 6 0 1 2钢件在吸热式气氛中的热处理 Z B / T J 1 7 0 0 4 齿轮火焰及感应淬火工艺及其质量控制 Z B T 0 4 0 0 1汽车渗碳齿轮金相检验 3 齿轮材料 3 . 1 选材原则 3 . 1 . 1 所选齿轮钢材经各种机械加工和气体渗碳热处理后能满足产品性能的设计要求。 3 . 1 . 2 材料应为本质细晶粒钢。 3 . 1 . 3 对可靠度要求高的齿轮及大批量生产的齿轮应采用保证淬透性结构钢。 3 . 1 . 4 材料的热加工性能及切削加
4、工性能应能满足生产要求。 3 . 1 . 5 考虑经济 性和货源情况。 3 . 2 推荐渗碳齿 轮用钢材 根据使用条件及钢材淬透性分档选用, 除另有规定外, 推荐钢材见表 1 , 机械工业部 1 9 9 4 - 1 0 - 2 5批准1 9 9 5 - 1 0 - 0 1实施 1 J B/ T 7 5 1 6 一9 4 表 牌号应用范围 2 0 Cr 机床齿轮、 轻载荷齿轮 2 0 Cr M o 2 0 Cr MnTi 2 0 Cr Mn Mo 2 0 M n V B 汽车、 拖拉机、 机床、 工程机械、 船用减速器、 机车及一般工业齿轮 1 2 Cr Ni 3 1 5 Cr Ni 3 2 0
5、 Cr Ni 2 Mo 2 0 Cr 2 Ni 4 A 1 8 Cr 2 Ni 4 WA 化工、 冶金、 工程机械、 机车、 电站、 船舶、 航空、 坦克等高速齿轮及承受冲击载荷较大的重 载齿轮 3 . 3 材料冶金质f 3 . 3 . 1 材料的化学成分、 力 学性能、 一般疏松、 中心疏松、 偏析及表面质量按 G B 3 0 7 7 , G B 1 9 7 9 规定。 G B 3 0 7 7 中未列入的材料, 其技术条 件及材料的尺寸精度按双方协议控制。 齿 轮制造厂应具有钢厂质量 保证书, 并应进行抽检复核。 3 . 3 . 2 材料的奥氏体晶粒度应为 5级以上, 不应有混晶现象, 按
6、G B 6 3 9 4检验。 3 . 3 . 3 材料的淬透性带应在G B 5 2 1 6 规定的范围内。 有特殊要求时, 距端淬 试样末端一定 距离的硬度 范围由用户与钢厂协商确定。 3 . 3 . 4 非金属夹杂物按G B 1 0 5 6 1 检验, 氧化物、 硫化物应各不大于3 级。 对可靠度要求高的齿轮, 需 保证材料的纯度, 采用以真空冶炼、 电渣重熔或真空重熔等方法冶炼的钢材。 材料的含氧量应控制在 2 0 P P M以 下, 含氢量控制在 5 p p m以下, 含硫量小于。 . 0 1 5 %。当有特殊要求时, 按双方协议规 定。 3 . 3 . 5 材料的带状组织按 G B /
7、 T 1 3 2 9 9检验, 一般应不大于 3级。 3 . 4 锻件质It 3 . 4 . 1 齿轮锻件的始锻、 终锻温度应严格控制。 3 . 4 . 2 锻造时应使坯料整个截面得到均匀变形, 锻造比按 GB 8 5 3 9规定。若采用封闭锻造, 其流线应 基本上呈径向分布。对大型轴齿轮按有关行业规定. 3 . 4 . 3 锻坯不应有裂纹、 折叠、 过热及其他内部缺陷, 也不能有最后加工无法除去的表面缺陷。 4 热处理设备技术要求 4 . 1 渗碳设备 4 . 1 . 1 渗碳可采用连续式气体渗碳炉、 密封箱式炉、 井式 气体渗碳炉等。 4 . 1 . 2 连续 式气体 渗碳炉及密封箱式炉应
8、能在加热、 保温、 冷却等各个阶段所设定的温度下保持所需 的时间 。 4 . 1 . 3 连续式气体渗碳 沪、 密封箱式炉及井式气体渗碳炉的有效加热区内的温度应控制在预定值的 11 0 以内。有效加热区按 G B 9 4 5 2的规定测试。 4 . 1 . 4 渗碳加热设备应结构合理, 设有使炉内气氛均匀流动的装置, 渗碳加热室应具有良好的密封性, 渗碳的原料供给系统应安全可靠。 4 . 2 渗碳 后淬火加热设备 4 . 2 . 1 转沪、 密封箱式炉和井式气体渗碳炉等加热设备, 其有效加热区内的温度应控制在预定值的 士1 0 以内. J B/ T 7 5 1 一4 4 . 2 . 2 感应加
9、热设备应符合Z B / T J 1 7 0 0 4要求。 4 . 2 . 3 盐浴炉加热时, 盐浴不应对齿轮有腐蚀、 脱碳及其他 有害 影响。 4 . 3 淬火冷却设备及冷却介质 4 . 3 . 1 淬火冷却 设备应具有可以控制的加热、 冷却循环系统及搅拌装置。 4 . 3 . 2 淬火冷却 设备应装有防火排烟装置。 4 . 3 . 3 淬火冷却 介质 应具有齿轮淬火所要求的冷却能力, 且不易老化, 其技术要求应符合 有关标准。 在 生产现场应有定期分析和调整的管理制度, 以确保淬火质量。 4 . 4 清洗设备 清洗设备应具有浸泡、 喷淋、 油水分离等功能。 清洗液可用碱水, 其温度为8 0
10、-9 0 C。 也可用专用清 洗 剂。 45 回火设备 4 . 5 . 1 回火可采用连续式或周期式炉, 其炉内有效加热区的温度应控制在预定值的 士1 0 以内。 4 . 5 . 2 回火设备应配有排油烟装置. 4 . 6 温度的测定及控制设备 4 . 6 . 1 渗碳淬火加热炉、 回火炉应配有温度测控、 自动记录及报警装置, 淬火冷却设备应配有温度测控 装置。 4 . 6 . 2 测温仪表及热电 偶应定期校验, 并应符合G B 9 4 5 2 的规定。 4 . 7 炉内气氛的测定及控制设备 炉内气氛可采用 C O :红外仪、 氧探头、 电阻丝、 露点仪、 定碳片及取气分析等任一方法进行测定与
11、 控制, 相关设备按各自使用说明书操作.碳势控制精度应在 士。 . 0 5 写 范围内。 5 渗碳前的预备处理 5 . 1 正 火 5 . 1 . 1 锻造后的齿轮锻坯应进行正火, 正火温度一般为 8 9 0 -9 5 0 ,C, 保温时间根据锻坯有效尺寸、 装 炉情况及沪型而定, 锻坯出炉后不应堆放冷却, 而应散开空冷或喷雾冷却。 5 . 1 . 2 对于某些合金结构钢, 当采用 正火加回火工艺时, 正火温度略高于渗碳温度, 回火温度为6 0 0 - 6 80 C. 5 . 1 . 3 根据钢材特性和锻造生产具体条件, 可采用锻造余热等温退火或锻造余热正火工艺。 5 . 1 . 4 锻坯正火
12、后或正火加回火后的硬度应符合工艺文件规定, 其测试部位可参照J B / T 6 0 7 7 ; 硬度 应均匀, 单件硬度差值 镇2 5 H B S , 同一 批硬度 差 (4 0 H B S , 5 . 2 等温退火 对于高精度齿轮, 为增加预处理组织均匀性, 可采用等温退火工艺。 5 . 3 去应力处理 对要求高的齿轮以 及模数大于1 4 m m的齿轮, 齿形粗加工后应进行去 应力 退火处理或在6 0 0 - 6 5 0 进行高温回火. 渗碳处理前的准备工作 . 1 探伤 对可靠度 要求高的齿轮 应进行超声波或磁粉探伤检验, 其技术指标可按G B 8 5 3 9 或各行业规 定。 6 . 2
13、 表面清理 待渗碳的齿轮及吊装夹具均应进行清理或置于 4 5 0 -5 5 0 C炉内气化脱脂, 除去表面油污、 铁屑及 其他有害杂物。 3 防渗措施 .1 B/ T 7 5 1 6 一9 4 对齿轮不需渗碳的部位, 可以采用防渗涂料涂敷表面。 防渗涂料应附着牢固, 渗碳处理后应易脱落, 且对齿轮表面质量无有害影响, 其技术指标按 Z B G 5 1 1 0 8 规定。 也可采用镀铜或预留 加工量等防渗措 施。 4 吊装夹具 根据处理设备类型及齿轮的结构特点设计吊装夹具。 6 . 4 . 1 夹具的 结构、 尺寸应保证其 在高温状态下具有足够的刚 性。吊 装夹具经多次使用后不应对齿轮 有较大的
14、畸变影响, 必要时必须及时更换。 6 . 4 . 2 夹具应保证在处理过程中齿轮各部位加热、 冷却均匀, 渗碳气氛流动均匀, 并使生产操作安全方 便。 . 5 随炉试样 随炉试样材料应与被处理齿轮材 料相同, 其形状尺寸应能代表齿 轮实际处理情况, 根据需要可采用 以下任一形式. 6 . 5 . 1 仿形试样或齿形试样, 应至少含有3个轮齿。齿根以下截面厚度等于齿根圆齿厚的二分之一, 或根据齿轮模数选取, 一般应大于 1 0 m m; 齿宽为齿根圆齿厚的 2 - 3倍, 如图 1 所示. 图 1 齿形试样 6 . 5 . 2 渗碳层检验试样见表 2 , 表2 模数 四 棒 试 样 尺 寸 直径
15、X长度dXl 簇 6 1 6 X 35 6 - 1 82 5 X 5 0 1 8直径!1 / 2 齿高处的齿厚, 长度=( 2 -3 ) X直径 5 . 3 心部硬度与心部组织检验试样见表 3 , 表 3 模数 圆棒 试 样 尺 寸 直径X 长度d X l 簇6 6 - 1 0 1 0 - 1 8 1 8 3 2 又 7 6 5 6X 1 3 0 7 6 X 1 8 0 9 0 X 2 0 5 6 . 5 . 4 采用盘形试样时, 其厚度应大于表 2 、 表 3中相应圆棒试样直径的 7 0 Yo, 而直径应大于厚度的 倍。 J B/ T 7 5 1 6 一9 4 5 . 5 用于锥齿轮的圆棒试
16、样, 其直径大小可按齿宽中部模数值参照表 2和表 3确定. 6 . 5 . 6 随炉定碳剥层圆棒试样尺寸:d XI , 2 5 mmX1 0 0 mm, 6 . 5 . 7 随炉试 样数量根据设备类型及装炉情况确定, 试样应放置在能代表齿轮热处理质量的部位。 周 期式渗碳炉的中检试样, 按各企业规定执行。 6 6 渗碳原料的 选用 根据热处理设备的类型、 渗碳原料的特性及供应状况选择. 6 . 6 . 1 滴注式气体渗碳沪可采用专用渗碳油、 煤油、 丙酮、 异丙醇、 醋酸乙醋、 甲苯等任一种作渗碳剂, 用甲醇作稀释剂。 6 . 6 . 2 可控气氛渗碳时, 吸热式气氛原料气为天然气和液化石油气
17、, 其成分应符合Z B J 3 6 0 1 2 规定。 6 . 6 . 3 渗碳原料应成 分稳定、 有害杂质含量低, 含硫量应在。 . 0 2 以 下, 检验符合要求后使用。 6 . 7 对于新购置的及较长时间未作渗碳使用的设备以及新夹具应进行预渗处理。 7 工艺控制 ,1 渗碳工艺规范 7 . 1 . 1 装炉 7 . 1 . 1 . 1 将准 备就绪的齿轮 和随 炉试样安 放在吊装夹具上。对于中、 小模数的 薄壁齿轮应 采用挂装或 托垫形式的夹具, 对带有花键孔的齿轮应支承合理。 7 . 1 . 1 . 2 齿轮装在夹具上时, 轮齿之间不得有搭接, 且轮齿工作面之间应留有足够间隙。 7 .
18、 1 . 1 . 3 井式气体渗碳炉的中检试样可在齿轮装炉后或排气结束后放入试祥孔. 7 . 1 . 2 排气 7 . 1 . 2 . 1 齿轮装炉后, 温度达 7 5 0 以上时大量滴入甲醇. 达 8 5 0 后再通入渗碳剂。 7 . 1 . 2 . 2 当 采用井式气体渗碳炉处理易畸 变和可 靠度要 求高的齿轮以及装护量较大时, 应采取分段均 温加热方式。 同时通人氮气开始排气, 沪温升至 7 5 0 后滴人甲醉。 7 . 1 . 2 . 3 当 炉温达到设定的 渗碳温度, 且护气碳势达。 . 8 %时, 即为排气结束, 转 入强渗阶段。 7 . 1 . 3 渗碳温度和时间 渗碳 温度一般
19、为8 9 0 -9 3 0 -C . 渗碳时间根据钢材特性、 渗层深度要求、 渗碳温度、 渗碳原料特性、 炉 型等条件决定。 7 . 1 . 4 扩散 对于 要求渗层梯度平缓的齿轮, 强渗后 应进行扩散。 但当要求有效硬化层深度小 于 1 m m时, 可不 进行扩散。 7 . 1 . 4 . 1 当 使用井式气体渗碳炉时, 在强渗阶段后期取出中 检试样, 检验渗层深度, 根据技术要求适时 转入扩散阶段。 7 . 1 . 4 . 2 从强渗阶段转入扩散阶 段时, 一般温度不变, 并 应合理调整渗碳原料的比例及用量, 必要时可 通入能快速降低炉内碳势的气体, 如氮气、 空气等。 7 . 1 . 4
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