第四篇齿轮的气氛渗碳和低压真空渗碳
齿轮气体渗碳热处理工艺
Fuwa广东富华重工制造有限公司Guangdong FuWa Heavy Industries Co.，Ltd.我公司齿轮气体渗碳热处理工艺及其质量控制主要内容与使用范围本标准结合中国齿轮标准化技术委员会、机械工业部郑州机械研究所起草的《齿轮气体渗碳热处理工艺及其质量控制》，根据我公司齿轮材料及性能所编写的基本符合产品要求的一般规定。
本标准适用于钢制齿轮的气体渗碳、淬火和回火处理。
一、标准篇1、GB1818金属表面洛氏硬度试验方法2、GB1979结构钢低倍组织缺陷评级图3、GB3077合金结构钢技术条件4、GB5216保证淬透性结构钢技术条件5、GB6394金属平均晶粒度测定方法6、GB8539齿轮材料及热处理质量检验的一般规定7、GB9450钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定与校核8、GB9452热处理炉有效加热区测定方法9、GB10561钢中非金属夹杂物显微组织评定法10、GB/T230金属洛氏硬度试验方法11、GB/T13299钢的显微组织评定法12、GB/T225-88钢的末端淬透性试验方法13、ZB G51 108钢件在吸热式气氛中的热处理14、ZB J36 012 钢件在吸热式气氛中的热处理15、ZB T04 001汽车渗碳齿轮金相检验页14 共页1 第Fuwa广东富华重工制造有限公司Guangdong FuWa Heavy Industries Co.，Ltd.二、材料篇1、适合我公司齿轮产品的材料（见表一）（遵循我国齿轮行业车辆齿轮钢采购标准CGMA001－2004钢号淬透能力）表一2、齿轮材料的冶金质量1）化学成分合金结构钢化学成分应符合GB／T3077-88《合金结构钢技术条件》中的有关规定，保证淬透性结构钢化学成分应符合GB/5216-85《保证淬透性结构钢条件》中的有关规定。
检验标准执行GB223。
2）纯净度页14 共页2 第Fuwa广东富华重工制造有限公司Guangdong FuWa Heavy Industries Co.，Ltd.-6-6 ，含硫量＜0.015%10，当有特殊要求时，10按双方，含氢量为≤5.0×钢材氧含量≤20.0×协议规定。
齿轮渗碳工艺流程
齿轮渗碳工艺流程Gear carburizing is a process used to increase the surface hardness of gears, making them more resistant to wear and fatigue. This is achieved by introducing carbon into the surface of the gear through a combination of heat treatment and chemical reactions.齿轮渗碳是一种用于提高齿轮表面硬度的工艺，使其更耐磨和耐疲劳。
这是通过通过热处理和化学反应的结合，将碳引入齿轮表面来实现的。
The process begins with the preparation of the gear surfaces, which involves thorough cleaning and removal of any contaminants. This is essential to ensure the success of the carburizing process and the quality of the final product. Once the surfaces are prepared, the gears are placed in a sealed, high-temperature furnace along with a carbon-rich atmosphere.该过程始于齿轮表面的处理，这涉及彻底清洁和去除任何污染物。
这对于确保渗碳过程的成功和最终产品的质量至关重要。
一旦表面处理完成，齿轮将与富含碳的气氛一起放入密封的高温炉中。
During the heating process, the carbon atoms diffuse into the surface of the gear, creating a hardened layer that is able to withstand the rigors of heavy-duty use. This diffusion process is carefully controlled to achieve the desired depth of carbon penetration, which is critical to the performance of the gear in service.在加热过程中，碳原子会扩散到齿轮的表面，形成一层坚硬的层，能够经受重型使用的严峻考验。
汽车齿轮常用材料热处理方法及性能分析
编号：本科毕业论文论文题目：汽车齿轮常用材料热处理方法及性能分析系（院）：电子科学与工程系******学号：**********专业：汽车服务工程年级：0701指导教师：***职称：副教授完成日期：2011-5摘要本文通过分析采用传统热处理工艺的汽车齿轮容易出现的失效形式，对选取齿轮材料提出合理要求。
通过对常用齿轮材料的讨论，性能较好的20CrMo、20CrNi2Mo 和17CrNiMo6三种渗碳钢成为首选。
针对传统的热处理工艺中部分不符合技术发展要求的过程进行改进，其中对预备热处理中正火与等温退火的比较，证明等温退火工艺是合理的预备热处理方案。
同时在参考日本等国的高温渗碳技术、渗碳新技术及催渗技术的基础上，重点讨论了真空渗碳的优缺点及应用实例。
最后，给出了作者认为比较好的热处理工艺路线。
关键词：渗碳齿轮；热处理工艺；性能分析格式请严格按照新上传的模板修订，表格格式要求做成三线表（表4.3和4.4已经调好，其他能做成三线表的请做成三线表，个别表格做不成的按原格式），其余修改见文中标记。
改完后全文多通读几遍，不要再留下一些低级错误。
AbstractThis paper through analyzing the car with traditional heat treatment technology of the failure forms of gear is easy to appear in the selection of gear materials, put forward reasonable requirement. Through the discussion to commonly used gear material, performance is good 20CrMo, 20CrNi2Mo and 17CrNiMo6 three carburizing steels become preferred. In traditional heat treatment process part does not meet the technical requirements for the development process, including heat to prepare improvement of zhongzheng fire and the isothermal annealing, it is demonstrated that the isothermal annealing process is reasonable prepare heat treatment plan. In reference to Japan and other countries of the high temperature carburizing technology, carburizing new technologies and urge permeability technology foundation, mainly discussed the advantages and disadvantages of the vacuum carburizing.Keywords:carburized gear；Heat treatment process；Performance analysis目录1汽车齿轮及其失效形式 ------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1齿轮作用简述 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 11.2齿轮的主要失效形式的讨论 --------------------------------------------------------------------------- 11.3齿轮应满足的性能要求 ---------------------------------------------------------------------------------- 21.4齿轮材料选取 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 21.4.1齿轮类零件的选材 -------------------------------------------------------------------------------- 21.4.2汽车齿轮选材应满足的条件及需要考虑的因素 -------------------------------------- 3 2齿轮渗碳钢简介------------------------------------------------------------------------------------------------------ 42.1渗碳钢的分类 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 42.2合金渗碳钢淬透性的讨论------------------------------------------------------------------------------- 42.3合金渗碳钢应具有的性能及常用热处理工艺 -------------------------------------------------- 5 3国内汽车齿轮用钢现状 ------------------------------------------------------------------------------------------- 73.1通用齿轮用钢 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 73.2商用车齿轮用钢--------------------------------------------------------------------------------------------- 73.3对轮齿材料的讨论 ----------------------------------------------------------------------------------------- 83.3.1传统汽车用钢 --------------------------------------------------------------------------------------- 83.3.2优质齿轮用钢 --------------------------------------------------------------------------------------- 9 4汽车齿轮材料的热处理工艺分析--------------------------------------------------------------------------- 104.1传统的汽车齿轮热处理工艺 ------------------------------------------------------------------------- 104.2对预处理工艺的改进讨论----------------------------------------------------------------------------- 104.2.1预备热处理综述----------------------------------------------------------------------------------- 104.2.2对通用齿轮的改进讨论 ----------------------------------------------------------------------- 114.2.3重载齿轮改进讨论 ------------------------------------------------------------------------------ 124.3渗碳淬火工艺的改进------------------------------------------------------------------------------------- 154.3.1日本等国公司对传统渗碳工艺的改进--------------------------------------------------- 154.3.2部分新的渗碳技术简述 ------------------------------------------------------------------------ 164.3.3 BH催渗技术简介 --------------------------------------------------------------------------------- 174.3.4对真空渗碳工艺的讨论 ----------------------------------------------------------------------- 184.3.5真空高压气淬技术的发展-------------------------------------------------------------------- 21 5总结---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 221汽车齿轮及其失效形式1.1汽车齿轮作用简述汽车中的各种齿轮，主要用于传递动力和运动，并通过它们来改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比[1]。
齿轮表面渗碳及渗碳深度
仪器在400倍以上的放大倍数下测量压痕。
测定应在各方约定的位置上，在制备好的试样表面上的两条或更多条硬化线上进行，并绘制出每一条线的硬度分布曲线二．齿轮固体渗碳工艺(一)渗碳剂的成份及其作用：固体渗碳剂主要是由木炭粒和碳酸盐(BaCO3或Na2CO3等组成。
木炭粒是主渗剂，碳酸盐是催渗剂。
木炭颗粒均匀，并要求3—6mm左右的占80%，1—3mm左右占20%左右，1mm以下的不大于1%，如果是大零件渗碳，大颗粒木炭应多些，小零件，小颗粒应多些。
常用的渗碳剂成份如表1所示。
常用渗碳剂的成份渗碳加热时，炭与其间隙中的氧作用(不完全燃烧)，生成一氧化碳。
2C+O2—→2CO 一氧化碳在渗碳条件下，是不稳定的。
活性碳原子被钢件表面吸收，并向内部扩散。
整个反反应过程可用下式示意表示：C+CO2—→2CO—→CO2+[C]单独用木炭进行渗碳，周期长，效果差，为了增加渗碳剂的活性，增加活性碳原子数量，一般加入一定数量的碳酸盐作为催渗剂。
催渗剂在高温下与木碳产生如下反应：BaCO3+C—→BaO2+CO Na2CO3 + C(木炭) —→ Na2O + 2CO 2CO —→ CO2 + [C]渗碳过程中，木炭受到了烧损，但催渗剂分解氧化物，在开箱冷却时与空气接触，如按下方程式进行还原，这使催渗剂消耗大为减少。
BaO+CO2—→BaCO3，Na2O+CO2—→Na2CO3 为了提高催渗剂再生效果，在此介绍一种有效的方法，即将高温下倒出来的渗碳剂，立刻用水喷洒(水的重量是渗碳剂重量的4—5%)。
通过这样的处理，碳酸盐可得较完全的再生，其原因是：BaO+CO2—→BaCO3这个过程随温度下降而缓慢，如果在高温下喷水，就能使BaO变成氢氧化钡，而氢氧化钡向碳酸钡转变不受温度的限制。
其反应如下：BaO+H2O—→Ba(OH)2 Ba(OH)2+CO2—→BaCO3+H2O 喷水还可以减少木炭的烧损和促进少量甲烷发生，甲烷吸附在木炭的孔隙中，也能加速渗碳。
浅谈低压真空渗碳热处理技术
203中国设备工程 2020.07 （上）中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng为了提高航空产品渗碳类零件工艺控制水平，于2010年从法国引进了一台低压真空渗碳炉，采用低压真空脉冲渗碳。
由于低压真空渗碳与我厂以往可控气氛渗碳相异之处较大，为充分发挥其优越性，必须熟悉低压真空渗碳工作原理，编制出合理的工艺程序，才能充分展现该设备的先进性。
本文对脉冲渗碳过程进行了初步探讨，通过多次试验，编制多种不同材料、不同技术要求的渗碳工艺程序。
1 低压真空渗碳1.1 渗碳概述不管是可控气氛渗碳还是低压真空渗碳，不外乎以下三个阶段：（1）渗碳介质的分解；（2）碳原子的浅谈低压真空渗碳热处理技术吴平（长沙中传航空传动有限公司，湖南 长沙 410200）摘要：本文探讨了低压真空渗碳原理及炉气成分，以及低压真空渗碳的优势与不足，影响零件表面碳浓度的相关因素。
结合实际应用情况，确定了几种典型齿轮渗碳工艺程序，为航空产品研制生产作好了技术准备。
关键词：低压真空；脉冲渗碳；饱和含碳量；工艺程序 中图分类号：TG156.9 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）07（上）-0203-03吸收；（3）碳原子的扩散。
1.2 真空脉冲渗碳原理（1）原理及过程：低压真空渗碳热处理实际上是在低压真空状态下，通过多个强渗（通人渗碳介质）+扩散（通入保护气体）与一个集中的扩散过程，达到满足图纸要求渗层深度的工艺过程，如图1所示。
其控制方法为“饱和值调整法”，即在强渗期使奥氏体固溶碳并饱和，在扩散期使固溶了的碳向内部扩散达到目标要求值，通过调整渗碳、扩散时间比，达到控制表面碳浓度和渗层深度的目的。
T1：第一步乙炔时间（零件表面碳浓度达到1.18所需要的时间）。
T2：第一步扩散时间（零件表面碳浓度达扩散至0.95所需要的时间）。
长焰煤30%比例比长焰煤10%比例高2.7℃/1.5℃，说明长焰煤30%比例的火焰中心是相对偏上的。
20CrMnMo齿轮渗碳淬火对渗碳质量影响论文
20CrMnMo齿轮渗碳淬火对渗碳质量影响论文摘要： 20CrMnMo齿轮渗碳淬火，受成分、设备、工艺和冷却方式影响。
生产实践证明，在保证炉子的保温、密封、排气良好的情况下，通过对工艺参数的优化改进，选择专用淬火油，可得到性能优良的淬火齿轮。
一、前言齿轮是我们日常生活中接触到的较多的机械产品，它的性能的好坏对产品的机械性能起着重要作用。
齿轮在渗碳淬火过程中，可能出现的问题很多，主要表现在以下几个方面：淬火后硬度不够、渗层深度不够、淬火后心部硬度过高、变形大、油淬后表面光亮度不够甚至开裂。
影响淬火质量的因素有很多，比如原材料成分、热处理工艺以及淬火后的冷却过程。
本文主要论述以上几个方面对齿轮渗碳淬火质量的影响。
二、材料成分对齿轮渗碳淬火质量的影响2.1 材料成分对心部硬度的影响20CrMnMo齿轮的主要合金元素是Cr、Mn和Mo元素。
Mo和Cr元素可以大大降低渗碳层中贝氏体形成的敏感性，Mn元素可以提高淬透性。
虽然Mn元素对提高心部淬透性来说是最经济有效的元素，但是Mn含量过多会产生如淬透性带失控等问题，淬透性越高，畸变量越大，因此要严格控制合金元素含量。
2.2 材料成分对内氧化的影响在热处理期间，在合金表面的下方形成氧化物的现象称为内氧化。
在气体渗碳中，Mn和Cr是容易与介质中的氧原子发生氧化的元素，所形成的氧化物会导致钢表层的合金元素流失，Mo元素则对内氧化的影响较小。
对于Mn元素，它的流失会导致淬透性降低，以及表层中非马氏体组织（在渗碳淬火件表面中经常出现连续或不连续的网状或块状黑色组织，此处恰好不是表层压应力最大的区域，被公认是由于内氧化而贫化合金元素导致形成屈氏体类组织，也被成为非马氏体组织）的形成；Cr元素的损失则使渗层中碳化物的形成变得困难。
只要表面转变为马氏体组织，较浅的表面氧化对疲劳特性无明显影响，而严重的氧化会因从奥氏体中消耗大量的合金元素而降低其淬透性，导致形成其它一些非马氏体组织（如屈氏体、珠光体组织），这些组织会降低表面压应力，对疲劳性能不利。
低压真空渗碳技术在轴齿热处理中的应用与变形控制
低压真空渗碳技术在轴齿热处理中的应用与变形控制发布时间：2021-06-28T07:06:36.377Z 来源：《防护工程》2021年6期作者：王焕敏1 侯兆敏2[导读] 飞机运行时，变速箱轴和齿轮不仅承受高速转动时的扭矩和冲击，还承受强大的振动力、摩擦力，而且必须满足在高温环境下运行；作为变速箱中的关键部件，轴和齿轮产品需要具备良好的机械性能、综合力学性能和耐高温性能；王焕敏1 侯兆敏21、中国航发哈尔滨东安发动机有限公司；2、东北轻合金有限责任公司黑龙江省哈尔滨市 150066摘要：飞机运行时，变速箱轴和齿轮不仅承受高速转动时的扭矩和冲击，还承受强大的振动力、摩擦力，而且必须满足在高温环境下运行；作为变速箱中的关键部件，轴和齿轮产品需要具备良好的机械性能、综合力学性能和耐高温性能；变速箱齿轮经渗碳淬火后，表面碳含量增加，形成针状马氏体和残余奥氏体组织，增强了表面强度和耐磨性，心部仍维持较低的含碳量，能够保证较高的强度和冲击韧性。
变速箱齿轮和轴在热处理过程中始终伴有产品变形，在实际生产中，过大的变形量以及不同条件下变形量的变化在工件经过热后磨削加工后，会造成硬化层的深浅不一，使得残余应力分布不均，影响齿轮的使用寿命。
本文主要分析低压真空渗碳技术在轴齿热处理中的应用与变形控制关键词：真空炉；渗碳淬火；变形控制；影响因素引言学习并运用了低压真空脉冲渗碳渗碳机理，为更好地使用该设备提供理论依据；通过多次试验，确定了几种典型零件渗碳工艺程序，涵盖了多种材料，为其他零件真空渗碳提供了参考依据，为军品研制及批生产做好了技术准备，概括了低压真空渗碳的优势与不足，证实了低压真空渗碳是没有溶解氧的。
1、真空热处理渗碳技术工艺原理及实施过程低压真空渗碳热处理工作原理是在低压5×10-4～15×10-4MPa真空状态下，通过多段脉冲式的渗碳+扩散与1个集中的扩散过程，达到所需硬化层深度的方法。
实际生产中对于1种零件，1个脉冲过程一定层深内调整的层深范围为0.05～0.07mm，即每增加或减少1个脉冲阶段，层深相应的增加或减少0.05～0.07mm；通过优化调整渗碳、扩散时间配比，可以实现控制表面碳浓度以及渗碳层深的目的。
低压真空渗碳工艺论文
低压真空渗碳工艺论文摘要：本文通过对可控气氛渗碳工艺和低压真空渗碳工艺各自特点及所采用设备的介绍，说明了低压真空渗碳工艺的优势所在，并指出其在汽车工业等领域的应用前景。
关键词：低压真空渗碳工艺、可控气氛渗碳工艺一、可控气氛渗碳工艺可控气氛渗碳工艺主要包括滴注式气体渗碳工艺、吸热式气体渗碳工艺、氮基气体渗碳工艺、直生式气体渗碳工艺。
滴注式气体渗碳工艺是在密封室内通入有机液体甲醇和丙酮（或乙酸乙酯等），以适当的数量直接滴人炉内而制得所需气氛的。
甲醇热裂分解产物的渗碳能力很低，它主要是起携带气的作用，使炉内有一定的正压；起渗碳作用的气体主要是由丙酮或乙酸乙酯热裂分解形成的。
滴注式气体渗碳工艺对设备要求较低，碳势控制精度较差，只适用于一般零件的处理。
吸热式气体渗碳工艺的渗碳气氛由吸热式气体加富化气组成，吸热式气体主要包括天然气、煤气、丙烷、丁烷等，一般采用甲烷或丙烷作富化气。
需要有吸热式气氛发生装置。
氮基气氛渗碳工艺是指以氮气作为载体添加富化气进行渗碳的工艺，富化气主要有丙烷、丙酮等，同时通入甲醇作为基础气氛。
直生式气氛渗碳工艺是将燃料与氧化剂直接通入炉内形成渗碳气氛的工艺。
采用上述各渗碳工艺时，各种有机液体热裂分解时产生的主要是CO和H。
同时还存在少量的其它产物。
在一定条件下，达到平衡时，炉气的各成分之间具有一定的比例平衡关系。
可控气氛渗碳工艺已应用多年，积累了丰富的经验，可以满足一般零件的性能要求，但也有自身的缺点，例如：无法解决表面内氧化问题，即在渗层表面出现一层很薄的非马氏体组织，影响零件的疲劳性能；无法解决高温渗碳及深层渗碳问题；生产能耗高；生产区域环境较差。
这些设备一般都布置在独立的热处理车间，或者与机加工车间组建联合厂房，但与机加工车间之间需要有隔墙，以减少对加工设备的影响，并要求加强热处理车间的排烟措施，改善生产环境。
二、低压真空渗碳工艺低压真空渗碳工艺的真空压力一般为10—100Pa。
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以适当提高渗碳温度，可以大大缩短渗碳时间。
（2）由于低压真空渗碳的控制系统能够对渗碳工
艺进行精确控制，因此所处理的工件有良好的重复性，
且工件变形小、表面光亮，无需渗碳后再进行机械加
工。
（3）低压真空渗碳技术有更大的灵活性。其设备
既可以作为独立的热处理设备，也可以与金属切削加工
连成一条生产线。设备本身既可以是周期式的，适合小
通常生产中使用的露点法是控制H2O的含量，而红 外线法是控制CO2含量。
实际齿轮样品气氛渗碳+油淬的结果如图1所示。 图中硬度值为危氏硬度试验中压头压入样品渗碳层后测 出压痕的对角线长度，尚未换算成危氏硬度值。结果显 示，渗碳后，齿根的有效渗层深度（硬度高于50H R C
的渗层深度)为0.76m m，齿轮节径的有效渗层深度为 1.33m m。更重要的是在齿轮齿节线和齿根，高硬度 （不小于58H R C)渗层深度均为0.35m m。从这个深度开 始齿轮齿节线和齿根的硬度值差很快增大。这个结果是 目前大量使用的齿轮气氛渗碳后具有代表性的结果。
型号
技术规格 有效加热区 长/mm×宽/mm×高/mm 总装炉量/kg 最高温度/℃ 加热功率/kW 炉温均匀性/℃ 极限真空度/pa 压升率/Pah-1 工件转移时间/s 油淬能力/L 气冷压力/105Pa
DCO322
300×200 ×200 30 1350 30 ≤±5 5×10-1 ≤0.5 ≤15 400 2
第四篇 齿轮的气氛渗碳和低压真空渗碳
如何降低齿轮的渗碳成本是当今齿轮制造行业最为关心的问题之一，特别是采用传统的气氛 渗碳进行深层渗碳更是耗时和耗能；其次，传统的气氛渗碳往往会造成齿轮渗层质量不稳定、渗 层不均匀，需要通过多次试验才能获得具有重复性的渗碳结果；第三，由于零件精度和最终的要 求，零件需要预留大的尺寸公差来满足渗碳后加工的需要，但渗碳后的加工却常常将最佳渗碳层 切削掉；另外，传统的气氛渗碳还需要考虑环境污染、安全等问题。
单、维修容易。
总之，低压真空渗碳比传统的气氛渗碳具有很大
的优势，在发达国家工业领域已开始大量应用低压真空
渗碳技术，而国内采用真空渗碳替代常规气氛渗碳也只
是一个时间问题。
文章查询编号：W0814
解决方案
推荐设备
采用低压真空渗碳技术和设备就能够很好地 解决上述问题，比如由北京易西姆工业炉科技发 展有限公司开发的D C O卧式双室真空渗碳油淬 炉和D C G系列卧式双室真空渗碳高压气淬炉。 表1为D C O系列卧式双室真空渗碳油淬炉主要规 格。
DCO1266型卧式双室真空渗碳油淬炉
表1 DCO系列卧式双室真空渗碳油淬炉主要规格
批量、多品种的生产情况，也可以是连续式的，由多个
加热渗碳室、气淬室、油淬室、进出料室、真空系统、
工件自动运输系统等组成，适合大批量生产情况。另外
开炉、停炉非常简单，每次开炉后只需半小时即可进入
工作状态，周末和假期可随时停炉。
（4）低压真空渗碳采用冷壁真空技术，无点火装
置，无失火危险，无污染，洁净、安全，设备操作简
1200×600 ×600 800 1350 210 ≤±5 5×10-1 ≤0.5 ≤15 8000 2
1200×900 ×900 1200 1350 270 ≤±5 5×10-1 ≤0.5 ≤15 10 000 2
推荐方案
齿轮的气氛渗碳
气氛渗碳时，零件在吸热气氛或等效气氛下加热 至奥氏体温度，气氛中含约40%氢气、40%氮气和20% 一氧化碳，还存在少量二氧化碳（0.5%～1%）、水蒸 气（1%）、甲烷（0.5%）和痕量的氧。这种中性气氛 （或称为载体气氛）一般在钢表面既不能渗碳也不能脱 碳。为了渗碳，上述载体气氛中需加入富化气。富化气 通常是含90%～95%甲烷（C H4）或丙烷（C3H8）中性 气体。
深度/25.4mm 图3 实际齿轮样品低压真空渗碳+ 油淬后齿节线和齿根渗层硬度分布曲线
很显然，真空渗碳零件的高硬度渗层深度显然大 于气氛渗碳零件的。还可以从图1和图3中发现，在高硬 度渗层深度范围内齿根和齿轮节线的硬度非常一致。
图4表示实际齿轮样品真空渗碳+高压气淬的结 果，和图1、图3比较，能得出齿轮节线和齿根渗层深度 更加一致的结论。
气氛渗碳+油淬 真空渗碳+油淬 真空渗碳+高压
气淬
有效渗层深度
齿根/ mm 0.76 1.00
节线/ mm 1.33 1.33
1.19
1.35
高硬度（不小于 58HRC)渗层深度
齿根/ mm
节线/ mm
0.35 0.80
0.35 0.80
0.61
0.76
低压真空渗碳的特点
从上述研究结果可以认为，低压真空渗碳可以提
DCO433
400×300 ×300 75 1350 45 ≤±5 5×10-1 ≤0.5 ≤15 800 2
DCO644
600×400 ×400 200 1350 75 ≤±5 5×10-1 ≤0.5 ≤15 2000 2
DCO966
DCO1266
DCO1299
900×600 ×600 600 1350 150 ≤±5 5×10-1 ≤0.5 ≤15 6000 2
高渗碳层的深度，使齿轮各处渗碳层更加均匀。除此之
外，低压真空渗碳还具备以下一些特点：
（1）低压真空渗碳可以大幅度降低生产成本和大
幅度提高设备利用率。这是因为低压真空渗碳的气氛非
常简单，强渗期仅需乙炔或丙烷，扩散期仅需氮气且压
力非常低，因此使用气氛的成本显著降低。另外，由于
低压真空渗碳设备和工艺的特点，可进行高温渗碳，所
病历
挂号科目：齿轮 就诊难点：气氛渗碳进行深层渗碳时耗时和耗能，齿轮节线和齿根渗层深度差别较大。 推荐医生：北京易西姆工业炉科技发展有限公司 高文栋
难点描述
难点一 采用传统的气氛 渗碳进行深层渗 碳耗时耗能
难点二 渗层质量不稳定、 渗层不均匀，多次 试验才能获得重复
性渗碳结果
在低压真空渗碳中，羟类气体的裂解是非平衡反 应，意味着钢表面很快能达到奥氏体中碳的饱和水平。 通过重复多个强渗和扩散步骤，能够获得希望得到的碳 分布和渗层深度。
低压真空渗碳工艺的控制是基于扩散理论的“奥 氏体碳含量饱和值控制法”，即整个渗碳过程由数个子 渗碳程序集合组成，每个子渗碳程序包括强渗期和扩散 期两个阶段（如图2所示）。确定子渗碳程序的个数和 每个子渗碳程序中强渗期、扩散期的时间需要依据材料 的成分、渗层深度的要求和表面碳浓度的要求，在建立 准确的数学模型后，利用计算机计算出来。
齿轮的低压真空渗碳
低压真空渗碳是一种改进的气体渗碳工艺，渗 碳时压力远远低于大气压，典型的压力范围是300～ 2500Pa。其优点是钢表面保持非常洁净，因为没有气体 的相互反应，真空环境下碳更快地到达钢的表面。
渗碳时羟类气体被引入渗碳室，裂解产生了活性 碳原子，它们自由地渗入钢的表面，而氢和剩余的碳氢 化合物的副产品被真空泵排出了系统。目前用来真空渗 碳的羟类气体是乙炔（C2H2）和丙烷（C3H8）。
在气氛渗碳中，通常是炉子达到渗碳温度后，便 开始通入富化气。但这往往会造成渗层不均匀，因为料 车上的不同零件和零件的不同部位温度还未达到均匀， 渗碳速度不同。
在气氛渗碳工艺控制中，水煤气反应（C O+H2O= C O2+ H2）非常重要，通过控制炉气中的某一组分，如 C O2或H2O，就可以控制反应达到平衡时的平衡点，从 而控制气氛的碳势。
深度/25.4mm 图4 实际齿轮样品低压真空渗碳+气淬后齿节线和
齿根渗层硬度分布曲线 实际齿轮气氛渗碳和真空渗碳的结果比较如附表 所示。从表2中可以发现，齿轮在低压真空渗碳后比在 气氛渗碳后具有更大的高硬度渗层深度，在齿根具有更 大的有效渗层深度。
表2 实际齿轮气氛渗碳和真空渗碳的结果比较
渗碳方法
难点三 渗碳后的加工常 常将最佳渗碳层 切削掉
难点四 传统的气氛渗碳 需要考虑环境污 染、安全等问题
专家点评
之所以传统的气氛渗碳出现上述问题，主要是由于气氛渗碳方法和设备所决定 的。气氛渗碳的设备操作、维修及其工艺条件常常都在变化。由于气氛渗碳温度和控 制方法的局限，大幅度缩短工艺时间也是不可能的。另外，气氛渗碳还会造成空气和 水的污染等。
压痕深度/mm
深度/25.4mm 图1 实际齿轮样品气氛渗碳+油淬后齿节线和
齿根渗层硬度分布曲线
图2 低压真空渗碳过程示意图
压痕深度/mm
压痕深度/mm
实际齿轮样品低压真空渗碳+油淬的结果如图3所 示。结果显示，渗碳后，齿根的有效渗层深度（硬度高 于50H R C的渗层深度)为1.00m m，齿轮节径的有效渗层 深度为1.33m m。更重要的是在齿轮齿节线和齿根，高 硬度（不小于58HRC)渗层深度均为0.80mm。