齒輪稀土滲碳技術
自20世紀80年代以來，稀土化學熱處理工藝開發和應用研究已逾20年。由于稀土元素對化學熱處理過程有顯著的催滲作用，同時利用稀土的微合金化作用改善滲層組織，提高被處理零件的表面硬度、耐磨性、疲勞強度、斷裂韌性和滲層強韌化，延長了零件使用壽命。因此，在機械工業中得到了較多的應用。
“螺旋傘齒輪付應用稀土滲碳技術”是某公司依托哈爾濱工業大學材料學院榮獲的國家發明二等獎一“稀土化學熱處理共滲技術”所確立的高新科技項目，目的在于解決目前國內載重汽車螺旋傘齒輪在熱處理滲碳加工中能耗較高、廢氣排放較多、產品內在質量穩定性較差及使用壽命較短的問題，并將稀土滲碳技術在連續式滲碳爐中的應用實現產業化。
一、稀土滲碳結果與分析
1.設備改造及稀土滲碳最佳工藝參數的確定
稀土滲碳產業化過程中需解決兩項關鍵技術問題，即熱處理工藝裝備問題及稀土滲碳最佳工藝參數的確定。
(1)熱處理工藝裝備問題，即解決稀土滲劑堵塞問題。此次采用了多項專利技術對相關工藝裝備進行改造，其專利技術如下。
a.連續式可控氣氛滲碳爐稀土催滲劑加人裝置，解決堵塞問題，專利號ZL97.2 14598.2。
b.雙排稀土化學熱處理滲碳爐滴注管的改進，申請號200720115680.7。
c.雙排稀土化學熱處理滲碳爐流量盤的改進，申請號20072011s679.4。
(2)稀土滲碳最佳工藝參數的確定，即通過稀土滲碳工藝參數選擇與搭配來確定提高滲碳速度與獲得最佳金相組織的稀土滲碳最佳工藝參數。
該項目所采用的稀土滲碳工藝與常規滲碳工藝有所不同，在熱處理設備上充分發揮連續式滲碳爐2區作用。常規的連續式滲碳爐2區一般作為預滲區，其主要作用是對齒輪工件進行均溫和預滲碳。在稀土滲碳工藝上對滲碳溫度、碳勢及滲碳介質數量等進行合理搭配與控制，在保證滲碳速度增加的同時使滲碳層組織得到明顯改善，這是稀土滲碳為獲得最佳金相組織在控制方面所采取的關鍵手段。
在常規滲碳過程中一般采用擴散的方式來降低奧氏體的碳濃度，而稀土滲碳與常規滲碳不同，滲碳過程一般采用較高的碳勢Cp=1.2%一1. 40% C。在滲碳過程中奧氏體碳濃度較高，因此在滲碳后期必須采用一定的工藝方法(即稀土滲碳工藝參數選擇與搭配，確定稀土滲碳最佳工藝參數)使奧氏體中碳原子以顆粒狀碳化物形式彌散沉淀析出，不但可以降低馬氏體組織級別，而且可以降低奧氏體中的碳濃度，使滲碳層組織得到優化，這就是稀土滲碳獲得的最佳金相組織，即在細化馬氏體與殘余奧氏體的基體上分布著細小彌散顆粒狀碳化物，這種組織具有高的硬度、耐磨性、接觸疲勞強度與彎曲疲勞強度。因此，可以大大提高齒輪的使用壽命。
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