1、滲碳齒輪熱處理常見缺陷及預(yù)滲碳齒輪熱處理常見缺陷及預(yù)防措施防措施一汽哈爾濱變速箱廠郭子玉一汽哈爾濱變速箱廠郭子玉滲碳齒輪在機(jī)械工程中有著廣泛應(yīng)用，變速器、減速器、后橋等許多機(jī)械中都使用滲碳齒輪。實(shí)際使用表明，齒輪的失效多數(shù)與滲碳齒輪在熱處理過(guò)程中存在許多缺陷有關(guān)，這些缺陷嚴(yán)重地影響齒輪的壽命，甚至影響整個(gè)總成裝置使用。因此探討滲碳齒輪熱處理缺陷及其預(yù)防措施，對(duì)于提高機(jī)械使用性能有著重要的指導(dǎo)意義。滲碳齒輪熱處理常見缺陷滲碳齒輪熱處理常見缺陷1 1、齒輪表層過(guò)渡滲碳、齒輪表層過(guò)渡滲碳 2 2、淬火后表面硬度偏低、淬火后表面硬度偏低 3 3、齒輪心部硬度不足、齒輪心部硬度不足4 4、齒輪硬化層偏淺

2、、齒輪硬化層偏淺5 5、滲碳層深度不均勻、滲碳層深度不均勻1 1、齒輪表層過(guò)渡滲碳、齒輪表層過(guò)渡滲碳滲碳齒輪由于處理不當(dāng)過(guò)度滲碳后，表層將會(huì)出現(xiàn)塊狀、網(wǎng)狀碳化物，少量的粒狀碳化物可以改善齒輪的耐磨和接觸疲勞強(qiáng)度性能，若塊狀、網(wǎng)狀碳化物過(guò)多將使齒輪表層的脆性增大，易于脫落，使用時(shí)齒輪塑性變形能力降低，耐沖擊性減弱，齒根部彎曲疲勞性能下降，齒尖角變脆，易于崩裂，淬火后滲碳齒輪在磨削加工時(shí)易于開裂。 碳化物碳化物 400 4004%4%硝酸酒精溶液侵蝕硝酸酒精溶液侵蝕 原因分析原因分析 氣體滲碳時(shí)，若滲碳爐內(nèi)碳勢(shì)過(guò)高，強(qiáng)滲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，表層過(guò)共析（珠光體二次滲碳體）程度就越大，出現(xiàn)齒輪表層滲碳過(guò)度。特別

3、對(duì)含有強(qiáng)碳化物形成元素Mo、W等滲碳鋼，碳元素的擴(kuò)散速度較慢，齒輪滲碳層表面碳濃度高，達(dá)到過(guò)共析成分的滲碳層，在冷卻過(guò)程中，從奧氏體晶界處析出滲碳體形成塊狀、網(wǎng)狀分布。預(yù)防措施(1)氣體滲碳時(shí)，為了防止表層過(guò)度滲碳，在強(qiáng)滲后期安排擴(kuò)散階段，合理安排強(qiáng)滲和擴(kuò)散階段的時(shí)間對(duì)于控制滲層的深度有很大的關(guān)系。(2)對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生表層過(guò)度滲碳的齒輪，應(yīng)在低碳勢(shì)滲碳爐中進(jìn)行擴(kuò)散處理，或進(jìn)行碳化物球化退火處理（獲得粒狀珠光體組織，為淬火做好組織準(zhǔn)備）后再進(jìn)行重新淬火。2 2、淬火后表面硬度偏低、淬火后表面硬度偏低滲碳齒輪表面硬度偏低,將會(huì)導(dǎo)致齒輪耐磨性和抗疲勞性能降低，對(duì)齒面抗摩擦、磨損性能都有不利影響。原因分析

4、原因分析(1)表面脫碳，金相檢查有貧碳現(xiàn)象，銼刀銼試工件表面發(fā)現(xiàn)有軟層出現(xiàn)，是因滲碳擴(kuò)散后淬火過(guò)程中保護(hù)氣氛不足所致。(2)由于設(shè)備出現(xiàn)故障（如卡盤、開爐維修等），在高溫階段發(fā)生氧化，表面的碳被氧化成氣體燒損掉。(3)冷卻速度太低，在顯微鏡下觀察，表層組織不是馬氏體組織，而是索氏體組織。金相觀察時(shí)，針狀馬氏體耐腐蝕明顯，而索氏體較暗(易腐蝕)，顯微硬度計(jì)檢測(cè)硬度差別大。(4)齒輪滲碳溫度、淬火溫度偏高造成淬火后表面殘余奧氏體量過(guò)多。 (5)齒輪材料淬透性差及淬火冷卻介質(zhì)的冷卻能力不足。(6)淬火后回火溫度過(guò)高，并沒(méi)有得到回火馬氏體組織。殘余奧氏體6級(jí) 4004%硝酸酒精溶液侵蝕 預(yù)防措施(1)

5、對(duì)已造成齒輪表面含碳量低的齒輪采取適當(dāng)增碳處理。(2)選擇淬透性合適的材料和冷卻能力適當(dāng)?shù)睦鋮s介質(zhì)，淬火冷卻。(3)預(yù)先采取措施，減少淬火后的殘余奧氏體量。對(duì)含有過(guò)多殘余奧氏體的滲碳齒輪，進(jìn)行一次650670、3以上的高溫回火，使合金碳化物析出一部分，從而降低重新加熱淬火時(shí)的奧氏體穩(wěn)定性，促使奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變。(4)齒輪滲碳冷卻或重新加熱淬火時(shí)應(yīng)在保護(hù)氣氛下進(jìn)行，對(duì)已經(jīng)發(fā)生氧化現(xiàn)象的齒輪應(yīng)除掉氧化皮（不影響齒輪的熱后加工尺寸），進(jìn)行表層滲碳后再進(jìn)行淬火。(5)齒輪表層硬度偏低若是回火溫度過(guò)高所致，應(yīng)重新淬火，選擇較低溫度進(jìn)行回火。(6)操作者及相關(guān)人員要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢，特別在生產(chǎn)節(jié)拍過(guò)程

6、中，避免由于設(shè)備原因造成工件淬火失敗，沒(méi)有得到馬氏體組織。 3 3、齒輪心部硬度不足、齒輪心部硬度不足滲碳齒輪心部要求具有一定的硬度。硬度偏低，齒輪材料的屈服點(diǎn)降低，易產(chǎn)生心部塑性變形，使齒輪表面硬化層抗剝落性能及齒根彎曲疲勞性能降低。原因分析原因分析(1)齒輪材料淬透性差，齒輪材質(zhì)差，鋼材內(nèi)部帶狀組織嚴(yán)重。(2)齒輪滲碳后，直接淬火前預(yù)冷溫度過(guò)低，使預(yù)冷溫度和淬火溫度溫差小，冷卻速度不足。(3)冷卻速度不夠，金相組織觀察，不是低碳馬氏體組織，而是索氏體和馬氏體的混合組織。(4)心部存留大量未溶鐵素體，由于加熱溫度偏低或加熱時(shí)間不足（還沒(méi)有完全奧氏體化就進(jìn)行了淬火處理）造成。未溶鐵素體未溶鐵素

7、體 400 4004%4%硝酸酒精溶液侵蝕硝酸酒精溶液侵蝕預(yù)防措施(1)選用淬透性好、材質(zhì)好的鋼材作滲碳齒輪材料。(2)控制擴(kuò)散區(qū)和預(yù)冷淬火區(qū)的溫度，保證冷卻速度可以滿足淬火要求。(3)選用冷卻性能好的冷卻介質(zhì)淬火，使心部獲取低碳馬氏體組織。(4)選擇適當(dāng)?shù)拇慊饻囟群图訜釙r(shí)間，使心部獲得均勻的奧氏體，以便淬火后獲取馬氏體組織。4 4、齒輪硬化層偏淺、齒輪硬化層偏淺滲碳齒輪表層硬度深度不夠，導(dǎo)致表面硬化層抗剝落性能降低的同時(shí)，也導(dǎo)致使用壽命降低。原因分析(1)滲碳過(guò)程中，滲碳時(shí)間太短，滲碳溫度偏低，滲碳層偏淺。(2)爐內(nèi)有效加熱區(qū)溫度分布不均勻。(3)滲碳過(guò)程中強(qiáng)滲階段及擴(kuò)散階段的碳勢(shì)控制不當(dāng)。

8、(4)裝爐前齒輪未清除油污及裝爐量過(guò)多，所留孔隙太小等因素。(5)選擇的齒輪鋼材質(zhì)及淬透性差，淬火介質(zhì)冷卻性能不足，而造成正常滲碳淬火后硬化層偏淺。 預(yù)防措施(1)合理選用淬透性適合的鋼材作滲碳齒輪材料，嚴(yán)格控制齒輪鋼質(zhì)量，入廠前必須對(duì)鋼材化學(xué)成分，組織等按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收檢查。(2)嚴(yán)格控制滲碳前齒輪表面質(zhì)量、裝爐量、爐內(nèi)溫度、爐內(nèi)碳勢(shì)氣氛、強(qiáng)滲和擴(kuò)散時(shí)間、滲碳后淬火溫度、冷卻介質(zhì)及冷卻介質(zhì)的溫度等。(3)對(duì)出現(xiàn)滲碳不足的齒輪根據(jù)現(xiàn)層深編制合理返修工藝進(jìn)行補(bǔ)碳處理。 5 5、滲碳層深度不均勻、滲碳層深度不均勻正常情況下齒輪在滲碳的過(guò)程中，由于幾何形狀和曲率半徑的原因齒根比其它部位要稍淺。幾何因素造成滲碳層不均難以避免。但是由于其它因素造成滲層比正常情況更加不均勻，將造成齒輪不同部位性能不連續(xù)，薄弱區(qū)域首先破壞，繼而整個(gè)齒輪損壞，嚴(yán)重影響齒輪壽命。原因分析(1)氣體滲碳時(shí)，爐內(nèi)溫度不均勻，碳勢(shì)不均，爐內(nèi)氣氛循環(huán)不佳。(2)裝爐前齒輪清洗不干凈，齒輪表面存留油污、碳黑等雜質(zhì)，脫脂溫度不合理。滲碳時(shí)在齒面結(jié)焦。(3)裝爐量過(guò)大，裝爐方式不合理，工件相互接觸、碰撞。(4)在不需要滲碳的部位，防滲劑刷涂不均勻、不合理，都可能造成滲碳層深度不均勻。預(yù)防措施(1)滲碳時(shí)，要注意爐內(nèi)氣氛充分循環(huán)，爐內(nèi)各部分溫度要均勻，各區(qū)風(fēng)扇要按照相關(guān)規(guī)定定期檢查。另外要選擇合理的爐內(nèi)前后壓力比。(2