浅谈齿轮渗碳后淬火的质量分析

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1、浅谈齿轮渗碳后淬火的质量分析门 强（大同齿轮集团有限责任公司山西大同） 摘要：通过对齿轮渗碳淬火后出现质量问题的分析和处理，论述了齿轮淬火产生缺陷的原因，提出了控制淬火过程和合理选用淬火介质应该注意的一些问题。关键词：齿轮冷却速度淬火介质淬火缺陷 1 齿轮渗碳淬火常见质量问题（1）淬火后硬度不足、硬度分布不均匀、硬化深度不够；（2）淬火后心部硬度过高；（3）淬火变形超差；（4）淬火开裂；（5）油淬后表面光亮度不够。这类质量问题的出现往往与齿轮的材质、前处理、淬火加热、渗碳碳势和淬火冷却有关。在排除材质、前处理和加热渗碳中的问题后，淬火介质及相关技术的作用就特别突出了。近年来国外对淬火

2、冷却问题的研究证明，它是提高热处理质量最值得注意的问题。渗碳齿轮淬火常用油作冷却介质。因此，下面将首先分析齿轮淬火产生质量问题与淬火介质特性和用法的关系，并指出了淬火介质冷却速度的特点。最后介绍了常用淬火介质的特点和选用时的注意事项。1.1 硬度不足与硬化层深度不够淬火冷却速度偏低是造成齿轮淬火硬度不足、硬度不均和硬化深度不够的原因，冷却偏低又可以分为高温阶段冷速不足、中低温阶段冷速不足以及低温阶段冷速不足等情况。如对于中小齿轮，淬火硬度不足往往是中高温阶段冷速不足所致，而模数大的齿轮要求较深淬硬层时，提高低温冷却速度就非常必要了。对于淬火用油，一般说，油的蒸气膜阶段短、中温冷速快、

3、低温冷却速度快，往往能获得高而且均匀的淬火硬度和足够的淬硬深度。工件装挂方式对淬火冷却效果也有明显影响。要使淬火油流动通畅，并配备和使用好搅拌装置，才能得到更好的冷却效果。提高淬火介质的低温冷却速度，可以增大淬硬层深度。在渗层碳浓度分布相同的情况下，采用低温冷却速度高的淬火油，往往获得更深的淬火硬化层，因此，采用冷却速度快的淬火油，缩短渗碳时间，也能获得要求的淬硬层深度。要求的渗碳淬硬层深度越大，这种方法缩短渗碳时间的效果越明显。1.2 淬火后心部硬度过高这类问题主要与原材料淬透性、所选淬火油冷速过快或其低温冷却速度过高有关。解决办法之一是更换淬火油。办法之二是加入适当的添加剂来降低

4、淬火油的中低温冷却速度。办法之三是改用淬透性更低的钢种。1.3 淬火变形问题引起变形的原因主要为冷却速度不足和冷却不均匀，比如，齿轮的内花键孔变形，往往是所选的淬火油高温冷速不足，或者说油的蒸气膜阶段过长的缘故。提高油的高温冷速并提高油在整个冷却过程的冷速，一般就能解决内花键孔的变形问题。对于中小齿轮，尤其是比较精密的齿轮，选用等温分级淬火油是控制变形必不可少的措施。1.4 齿轮的淬火开裂问题这个问题主要出现在感应加热淬火中。选择合适的淬火介质很重要，比如采用PAG类淬火介质代替原来使用的自来水，问题便解决了。感应加热淬火采用PAG介质。可以获得高而均匀的淬火硬度和深而稳定的淬硬层，

5、淬裂危险极小。1.5 光亮问题有这方面要求的场合，应当选用光亮淬火油或快速光亮淬火油。不过光亮淬火油的光亮性好但冷却速度不够高，而冷却速度很高的淬火油则光亮性不够好。此外，热油的光亮性一般也较差，可以换新油或补加提高光亮性的添加剂。2 齿轮用淬火介质的选择当前齿轮淬火的介质主要包括各种淬火油，水溶性淬火介质和普通自来水。以下讨论齿轮淬火介质的选择和注意事项。2.1 自来水自来水是最经济而又清洁的淬火介质。一些含碳量低"淬透性差且形状简单齿轮的调质淬火和感应加热淬火、可用自来水冷却。自来水的冷却特性是；工件处于高温阶段时冷得很快、低温阶段冷却得也很快。冷却速度快可以使淬透性差和尺寸较大

6、的工件淬硬。但是、用自来水淬火有三大缺点、第一是低温冷却太快使多数钢种和工件容易发生淬裂。第二是工件高温阶段冷却太快、细长或薄壁的工件容易因为入水方式不当而发生淬火变形。第三是随着水温升高、蒸气膜阶段会增长、且工件处于中低温阶段时的冷却速度也逐渐降低。因此当工件采取较密集的堆放方式入水淬火时、水穿过外围工件时温度会升高。堆中的工件接触的水温较高。致使堆内、外工件的淬火冷却效果不同。外部的工件冷却快、淬火后硬度高、并容易淬裂。堆放在内部的工件冷却慢、淬火后硬度低。工件堆放得越密集、淬火时水的流动越不通畅、这种差别就越大。这一缺点使自来水不适用于淬密集堆放的小工件。使用油淬火时、油温提高

7、、冷却的蒸气膜阶段稍有缩短、而油温升高使油的粘度降低流动性变好、有利于提高油的冷却速度、能使堆放得较密集的工件内外冷却效果基本一致。应当说、这是用油淬火的一个优点。选用自来水作为淬火液时、应当知道它的优点和缺点。用好它的优点、而避免它的缺点。设法控制好水的温度。采取堆放方式淬火时、要设法使工件堆放得疏松一些、并通过搅动促使淬火液通畅地从工件之间流过、以减小内部的水温差。2.2 水溶性淬火介质自来水作为淬火介质的最大缺点是其低温冷却速度太快、使多种钢制的工件