1、齒輪熱處理及質(zhì)量控制,技術(shù)部 田軍,齒輪加工工藝過程,坯料 熱(正) 切齒 表面硬化處理(淬火、氰化、氮化） 精加工（磨齒）,齒輪類零件常用材料及熱處理方法,一、齒輪材料的基本要求 1、齒面要硬，齒芯要韌 2、易于加工及熱處理 3、在交變荷載和沖擊荷載下有足夠的彎曲強(qiáng)度,二、常用材料及熱處理方法,汽車齒輪類零件一般推薦用油,影響光亮性的主要因素,熱處理常見問題及對(duì)策,1. 調(diào)質(zhì)齒輪的常見缺陷及防止措施,2滲碳和碳氮共滲齒輪的常見缺陷及防止措施,滲碳處理,一般針對(duì)低碳鋼和低碳合金鋼,增加工件表面含碳量,以提高淬火強(qiáng)度和硬度. 滲碳層深度與滲碳溫度的選擇,不同滲碳溫度下,滲層深度與滲碳時(shí)間的關(guān)系,

2、影響齒輪熱處理畸變的主要因素,淬火冷卻中的質(zhì)量問題及解決辦法,不管是滲碳淬火,碳氮共滲還是整體加熱淬火,齒輪淬火冷卻過程中可能出現(xiàn)的熱處理質(zhì)量問題主要有: 1.淬火后硬度不足.淬火硬度不均,淬火硬化深度不夠 2.淬火后心部硬度過高 3.淬火變形超差 4.淬火開裂 5.油淬后表面光亮度不夠,工廠出現(xiàn)的這類質(zhì)量問題往往與齒輪的材質(zhì),前處理,淬火加熱和淬火冷卻有關(guān).在排除材料,前處理和淬火加熱中的問題后,淬火介質(zhì)及相關(guān)技術(shù)的作用就顯得特別突出了. 1.硬度不足及硬化深度不夠 淬火冷卻速度偏低是造成齒輪硬度不足,硬度不均和硬化深度不夠的原因.對(duì)于淬火油來說,油的蒸汽膜階段短、中溫冷速快、且低溫冷速快，

3、往往能獲得高而均勻的淬火硬度和足夠的淬硬深度。 工件裝掛方式對(duì)淬火效果也有明顯影響要使淬火油流動(dòng)暢通，并配備和使用好攪拌裝置，才能得到更好的效果。,2、淬火后心部硬度過高 這類問題與所選介質(zhì)冷速過快或介質(zhì)的低溫冷速過高有關(guān)。解決辦法之一是改換淬火油來滿足要求。二是加入適當(dāng)?shù)奶砑觿﹣斫档痛慊鹩偷闹械蜏乩渌?。辦法之三是改用淬透性更低的鋼種。 3、淬火變形的問題 淬火變形是齒輪熱處理中最麻煩的問題，因?yàn)檫@個(gè)牽涉到很多方面，所以解決時(shí)候也是綜合措施。主要原因?yàn)槔鋮s速度不足和冷卻不均，解決方法為提高冷卻速度并設(shè)法實(shí)現(xiàn)均勻冷卻，最好采用等溫分級(jí)油來控制變形,4、齒輪的淬火開裂 主要出現(xiàn)在感應(yīng)加熱淬火中，選

4、用好的水性淬火介質(zhì)，這個(gè)問題就可以解決 5、光亮問題 有這方面要求的場(chǎng)合，應(yīng)當(dāng)選用光亮淬火油或快速光亮淬火油。通常，淬火油的光亮性好則冷卻速度不夠高，而冷卻速度高的則往往光亮性不好。此外，熱油的光亮性一般也較差，可以換新油或補(bǔ)加光亮性的添加劑。,齒輪調(diào)質(zhì)工藝及質(zhì)量控制,一、調(diào)質(zhì)處理設(shè)備 1、加熱設(shè)備 加熱設(shè)備能根據(jù)工藝要求控制爐溫。在設(shè)備的有效加熱區(qū)內(nèi)，其保溫溫度偏差最大不超過+15。 2、冷卻設(shè)備及介質(zhì) 淬火冷卻設(shè)備應(yīng)具有循環(huán)冷卻裝置或攪拌裝置，以保證齒輪毛坯獲得足夠而均勻的冷卻。齒輪毛坯淬火冷卻時(shí)，介質(zhì)溫度應(yīng)控制在： 水溫40;油溫80. 二、齒輪調(diào)質(zhì)熱處理工藝規(guī)程,1、裝爐前應(yīng)檢查工件表

5、面質(zhì)量，不允許有裂紋、折疊、嚴(yán)重磕碰等缺陷 2、粗加上后調(diào)質(zhì)的齒輪毛坯，應(yīng)留有合理的加工余量 3、齒輪毛坯的尖角處應(yīng)倒角，斷面突變處以圓弧過渡。 4、齒輪毛坯應(yīng)置于設(shè)備有效加熱區(qū)內(nèi)，相互之間應(yīng)留有一定間距。 5、淬火后應(yīng)及時(shí)回火，一般間隔時(shí)間不超過4小時(shí)。 6、淬火冷卻時(shí)不應(yīng)將齒輪毛坯堆放在冷卻槽內(nèi)，以防止冷卻不均和產(chǎn)生過大的變形。,三、調(diào)質(zhì)齒輪質(zhì)量控制與檢測(cè)方法 1、外觀 齒輪毛坯調(diào)質(zhì)后，外觀不得有裂紋及傷痕等缺陷。 2、硬度 調(diào)質(zhì)后應(yīng)進(jìn)行硬度檢驗(yàn)。調(diào)質(zhì)齒輪硬度用布氏硬度標(biāo)注，符號(hào)為HBS。 3、硬度均勻性 被檢齒輪硬度應(yīng)均勻，單件硬度差不大于3040HBS，批量硬度差不大于4050HBS。

6、,齒輪氣體滲碳熱處理工藝及其質(zhì)量控制,一、熱處理設(shè)備技術(shù)要求 轉(zhuǎn)爐、密封箱式爐和井式氣體滲碳爐等加熱設(shè)備，其有效加熱區(qū)內(nèi)的溫度應(yīng)控制在預(yù)定值的+10以內(nèi)。 二、淬火冷卻設(shè)備及冷卻介質(zhì) 淬火冷卻設(shè)備應(yīng)具有可以控制的加熱、冷卻循環(huán)系統(tǒng)及攪拌裝置。冷卻介質(zhì)應(yīng)具有齒輪淬火所要求的冷卻能力，且不易老化。 三、回火設(shè)備：回火可采用連續(xù)式或周期式爐，其爐內(nèi)有效加熱區(qū)的溫度應(yīng)控制在預(yù)定值的+10以內(nèi),四、工藝控制,1、滲碳工藝規(guī)范 裝爐時(shí)對(duì)于中、小模數(shù)的薄壁齒輪應(yīng)采用掛裝或托墊形式的夾具，對(duì)帶有花鍵孔的齒輪應(yīng)支撐合理。 齒輪裝在夾具上時(shí)，輪齒之間不得有搭接，且齒輪工作面之間應(yīng)留有足夠的間隙。 滲碳溫度一般為8

7、90930。 對(duì)于要求滲層梯度平緩的齒輪，強(qiáng)滲后應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)散。但當(dāng)要求有效硬化層深度小于1mm時(shí)，可不進(jìn)行擴(kuò)散。,2、碳勢(shì)控制原則,強(qiáng)滲期碳勢(shì)控制：一般情況下，在不出現(xiàn)碳黑及工作表面碳化物級(jí)別允許的前提下，在強(qiáng)滲期爐內(nèi)應(yīng)具有最高碳勢(shì)，以獲得最快的滲速。 擴(kuò)散期碳勢(shì)控制：一般以工件表層達(dá)到設(shè)計(jì)要求的碳濃度確定爐內(nèi)碳勢(shì)。 3、淬火工藝規(guī)范 齒輪經(jīng)氣體滲碳后在滲碳爐內(nèi)降溫至840860保溫0.51小時(shí)，爾后投入淬火介質(zhì)中冷卻。,4、回火工藝規(guī)范,齒輪清洗后應(yīng)及時(shí)低溫回火，一般間隔不超過4小時(shí)。對(duì)于高鎳鉻鋼大型齒輪要充分回火，一般為1020小時(shí)。對(duì)于高精度齒輪，磨齒后應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力回火，溫度為140160

8、，保溫時(shí)間不少于2小時(shí),齒輪熱處理質(zhì)量檢驗(yàn),1、 齒輪經(jīng)熱處理后，表面不得有氧化皮、碰傷、剝落、銹蝕等缺陷。 2、 在熱處理和磨齒后，可靠度要求高的齒輪應(yīng)100%檢驗(yàn)，一般齒輪應(yīng)進(jìn)行抽檢。磨加工后表面一般不允許有裂紋。,齒輪氣體碳氮共滲工藝及質(zhì)量控制,1、設(shè)備要求 推薦采用連續(xù)式或箱形周期式可控氣氛爐進(jìn)行氣體碳氮共滲，其有效加熱區(qū)的溫度波動(dòng)范圍應(yīng)控制在設(shè)頂值+10。 碳氮共滲所用料盤、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。 淬火冷卻槽內(nèi)應(yīng)配置加熱和循環(huán)冷卻裝置。冷卻介質(zhì)的溫度在使用過程中應(yīng)能較快的達(dá)到預(yù)定值+25。,2、工藝控制,碳氮共滲劑 供碳劑：推薦采用醒酸乙脂、丙酮

9、、甲烷、丙烷、丙丁烷等 供氮?jiǎng)和扑]采用氨氣，也可采用尿素等供氮碳劑。 裝爐： 齒輪應(yīng)裝在加熱爐的有效加熱區(qū)，裝爐時(shí)要留一定間隙，以使?fàn)t內(nèi)氣氛均勻流動(dòng)。,3、工藝規(guī)程,滲層深度小于0.5mm的碳氮共滲齒輪,共滲溫度一般為820840 滲層深度為0.50.8mm的碳氮共滲齒輪,共滲溫度一般為860880 滲層深度大于0.8mm時(shí),推薦采用兩段工藝規(guī)范.第一段采用900920較高溫度碳氮共滲或滲碳,然后降至840860進(jìn)行中溫碳氮共滲,然后直接加熱淬火,4、質(zhì)量控制與檢驗(yàn)方法,一 、外觀 齒輪碳氮共滲后，表面不得有氧化皮、碰傷、剝落、銹蝕等缺陷。 二、 碳氮濃度 碳氮共滲層表面至深度為0.1mm處的第一表層,平均碳濃度應(yīng)控制在0.75%0.95%,平均氮濃度應(yīng)控制在0.15%0.30%. 三 、硬度 一般不低于57HRC,同批齒輪的硬度差不得大于5HRC.心部硬度一般應(yīng)不低于30HRC.,一、汽車滲碳齒輪金相,1、碳化物級(jí)別(400） 常嚙合齒輪15級(jí)合格,換檔齒輪14級(jí)合格,2、殘余奧氏體、馬氏體級(jí)別（400）,15級(jí)合格,二 重載齒輪 滲碳金相組織評(píng)級(jí),馬氏體和殘留奧氏體級(jí)別圖(400 x）（1-4級(jí)合格） 滲層（距表面0.05-0.15mm處）,滲層(碳化物最嚴(yán)重處）以網(wǎng)狀分布的碳化物級(jí)別(400）,1-3級(jí)合格,滲層(碳化物最嚴(yán)重處）以粒狀塊狀分布的碳化物級(jí)別(40