我國齒輪材料及其熱處理技術(shù)的最新進展

1、我國齒輪材料及其熱處理技術(shù)的最新進展眾所周知，齒輪是機械設(shè)備中的關(guān)鍵零件，要求齒輪既具有優(yōu)良的耐磨性、又要具備高的抗接觸 疲勞和抗彎曲疲勞性能，齒輪質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個設(shè)備的使用壽命。而齒輪質(zhì)量的好壞在很 大程度上取決于齒輪材料及其熱處理工藝。因此，國內(nèi)外與齒輪制造相關(guān)的廠家都極為重視齒輪材 料及其熱處理技術(shù)的研究開發(fā)，并先后開發(fā)岀一系列新型齒輪材料及先進的熱處理工藝14。本文重點介紹近年來我國在齒輪材料及其熱處理技術(shù)開發(fā)方面所取得的最新進展。1 、齒輪材料1.1 無鎳或低鎳鋼齒輪材料 為滿足煤礦嚴酷的工況條件，國外煤礦機械重載齒輪多采用含鎳及鉬的齒輪材料。近年來，我 國多數(shù)國產(chǎn)煤礦機械的

2、重載齒輪大都采用 18Cr2Ni4WA 鋼。該鋼種的采用基本上消除了斷齒等早期 失效現(xiàn)象，但這種材料價格偏高，且熱處理工藝復(fù)雜。中國礦業(yè)大學對無鎳齒輪鋼15CrMn2SiMo及低鎳齒輪鋼 18CrMnNiMo 進行了試驗研究 5，結(jié)果表明，上述無鎳和低鎳齒輪鋼的靜強度及 滲碳淬火后的靜彎性能與 18Cr2Ni4WA 相接近；前者的沖擊韌性值甚至優(yōu)于 18Cr2Ni4WA ；無鎳基 低鎳鋼的疲勞性能也可與 18Cr2Ni4WA 相媲美。目前， 18CrMnNiMo 鋼已在 160kW 減速器上使 用，效果良好。煤炭科學研究總院太原分院在采掘機械重載齒輪材料的選擇方面也就無鎳齒輪鋼15CrMn2S

3、iMo及低鎳齒輪鋼 18CrMnNiMo 代替 18Cr2Ni4WA 問題進行了深入的研究 6，結(jié)果表明， 18CrMnNiMo 完全可以代替 18Cr2Ni4WA 。1.2 低碳空冷貝氏體鋼 天津盛昌齒輪有限公司和天津熱處理研究所聯(lián)合對低碳貝氏體鋼及其滲碳工藝在轎車齒輪上的應(yīng)用進行了深入研究，結(jié)果表明，低碳空冷貝氏體鋼經(jīng)930 C滲碳2h，強滲與擴散時間比為 1比1 。工件表面含碳量為 0.85 。對比試驗表明，低碳貝氏體鋼經(jīng)過滲碳氣淬后，工件變形量明顯小于 20CrMnTi 鋼。低碳貝氏體鋼不但滲碳工藝性能良好，力學性能優(yōu)良，而且可采用滲碳氣冷淬火 從而減少小轎車齒輪滲碳淬火變形量，并可較

4、經(jīng)濟的提高其制造精度和性能，對轎車變速器齒輪、 后橋齒輪等零件具有重要推廣應(yīng)用價值 7。1.3 、準貝氏體滲碳鋼西北工業(yè)大學 8研制成功的系列準貝氏體鋼，具有高強高韌、工藝簡單、成本低廉等優(yōu) 點，已得到廣泛應(yīng)用。為了將其用于滲碳零件，又設(shè)計岀準貝氏體滲碳鋼BZ18Q ，其具有優(yōu)異的綜合力學性能。將 BZ18Q 準貝氏體鋼用于某汽車輸岀軸五檔齒輪，滲碳油冷后根據(jù)汽車齒輪相關(guān)標 準，對隨爐試樣進行評定檢測，結(jié)果符合有關(guān)技術(shù)要求。將準貝氏體鋼齒輪裝車路試，行車一定歷 程后拆下進行檢驗，發(fā)現(xiàn)齒輪跨球距在跑車前后基本無變化，嚙合齒面光滑無麻點。試驗表明，BZ18Q 準貝氏體滲碳鋼可用于制造汽車齒輪，并可

5、替代一些含鎳較多的優(yōu)質(zhì)合金滲碳鋼。1.4 鑄鋼齒輪在齒輪的設(shè)計制造中 ,常采用含碳量約 0.4% 的碳鋼或合金鋼 ,如 :ZG 310 570、ZG340640、ZG35SiMn 及 ZG42SiMn 等。鑄鋼的機械性能不及鍛軋制鋼材 ,但流動性較好 ,鑄鋼的強度雖與球墨 鑄鐵相近 ,但其沖擊韌性和疲勞強度均比球墨鑄鐵高得多。因此, 鑄鋼常用于制造對強度要求不很高 , 但形狀復(fù)雜、直徑較大的齒輪9。1.5 球鐵齒輪1.5.1 鑄態(tài)球鐵齒輪 10油田抽油機用球鐵齒輪毛坯一般重1301400kg，齒面厚度4060mm，要求力學性能達到QT700 2要求，但齒面硬度須達HB240270。目前，在生產(chǎn)

6、類似于抽油機球鐵齒輪鑄件時，通常要通過熱處理來保證性能要求。國內(nèi)江北鑄造廠曾試驗生產(chǎn)抽油機鑄態(tài)球鐵齒輪，合格元素主要 為Cu和Sb,但齒面硬度偏低，僅為HB229240。為了生產(chǎn)岀性能、齒面硬度達到要求的球鐵大齒輪，大慶總機械廠采用廉價合金代替鉬鐵，生產(chǎn)岀鑄態(tài)球鐵齒輪，在達到力學性能要求的同時降低Cu-Sn 球鐵非常適合于生產(chǎn)大型高硬度齒面抽油機齒輪，可了鑄件廢品率。生產(chǎn)實踐表明，鑄態(tài)高 獲得明顯的技術(shù)、經(jīng)濟效益。1.5.2 等溫淬火球鐵齒輪為了降低振動噪聲，鄭州金牛集團公司開發(fā)了性能符合要求，韌性高的等溫淬火球鐵齒輪 11 。試驗結(jié)果表明，與 45鋼相比，由于等溫淬火球鐵的揚氏模量低于 45

7、 鋼，從而減少嚙合 沖擊，使齒輪噪聲大大降低；等溫淬火球鐵齒輪具有優(yōu)良的抗點蝕能力和彎曲疲勞強度。在金牛集 團生產(chǎn)的 ZH1105W 柴油機上使用，效果良好，降低了齒輪制造成本。美國康明斯公司 B 系列柴油機采用瑞士 George Fisher 公司提供的等溫淬火球鐵齒輪。東風汽 車公司引進 B 系列柴油機產(chǎn)品專利后，也已自行開發(fā)出等溫淬火球鐵齒輪的生產(chǎn)工藝12。1.5.3 奧貝球鐵齒輪奧-貝球鐵（ADI）是一種綜合力學性能優(yōu)異的新型工程材料。由于它不僅具有高的強度，高的 耐磨性，而且還有較好的塑性與低溫韌性。引起世界范圍內(nèi)工程技術(shù)界的高度重視和關(guān)注。各種齒 輪是 ADI 的重要應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)報

8、道，采用 ADI 制造卡車后橋齒輪和拖拉機末端傳動齒輪均取得了 較好的經(jīng)濟效果和技術(shù)效果。 ADI 之所以能夠代替鍛鋼作為齒輪材料，是因為和鍛鋼齒輪相比ADI具有以下幾方面的特點：奧貝球鐵齒輪具有比調(diào)質(zhì)鋼好的齒根彎曲疲勞強度，經(jīng)噴丸強化后的奧貝 球鐵齒輪的齒根彎曲疲勞強度可進一步提高，達到鋼的最好水平。奧貝球鐵齒輪的齒面接觸疲勞強 度優(yōu)于調(diào)質(zhì)鋼和氮化鋼。奧貝球鐵的耐磨性明顯高于調(diào)質(zhì)鋼和等溫淬火鋼。由于ADI 密度比鍛鋼小約 10 ，所以整個重量可以減少 10 左右。 ADI 齒輪中由于石墨的存在使其具有良好的減震性， 機器運行過程中噪聲較小。奧貝球鐵是 70 年代末由中國、芬蘭、英國分別研究成

9、功，其在強度、塑性、韌性和耐磨性等 方面優(yōu)良的綜合力學性能是其一開始就得到特別的重視。其抗拉強度高于1000MPa, 伸長率可達10以上，顯著高于其它類型的鑄鐵。其優(yōu)良的減振性能，高的比剛度和抗沖擊能力使其被廣泛應(yīng) 用于高載荷重要齒輪等重要零部件。幾十年來，奧貝球鐵已成為冶金工作者的研究熱點，在許多方面都有了很大的突破13、14。殘余奧氏體的檢測方法，厚壁奧貝球鐵及鑄態(tài)奧貝球鐵的生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)已基本得到解決。 奧貝球鐵的焊接問題、疲勞性和斷裂性的研究也正逐步深入。日、德、美等國已制定了奧貝球 鐵的標準以加速其研究與生產(chǎn)我國二汽及杭州柴油機廠也已生產(chǎn)出奧貝球鐵齒輪。奧貝球鐵作為 一種新型金屬材料正得

10、到越來越多的重視，并呈現(xiàn)出美好的發(fā)展前景。 一汽無錫柴油機廠結(jié)合奧貝球鐵齒輪的應(yīng)用研究，進行了非合金奧貝球鐵不同溫度等淬的淬透性研 究15 。結(jié)果表明，各種等淬溫度下，直徑在30mm 以下的都能淬透，故可保證零件都能淬成奧-貝組織。等淬溫度較高時從表面至心部的硬度變化不明顯。 江蘇理工大學和一汽無錫柴油機廠合作，進行了用奧貝球鐵齒輪代替40Cr 調(diào)質(zhì)鋼齒輪的研制工作，旨在降低柴油機的噪聲，提高柴油機齒輪的使用壽命，并探索出適合一汽錫柴實際生產(chǎn)條件的 奧貝球鐵齒輪生產(chǎn)工藝 16 。根據(jù)試驗結(jié)果，齒輪鐵液成分范圍為（）： 3.63.9C 、2.63.1Si、v 0.3Mn時，經(jīng)（900 ±

11、;10 ）C X1h奧氏體化+ （ 370 ±10 ）C X1h等溫淬火后綜合性能 較好；與其它材料相比，奧貝球鐵的加工硬化作用較為明顯，上貝組織的加工硬化作用更強，因而 能維持良好的耐磨性和較高的綜合力學性能；與 40Cr 調(diào)質(zhì)鋼齒輪相比，奧 -貝球鐵齒輪可使柴油機 整機噪聲降低 1.92d B ，齒輪側(cè)噪聲下降 5.3dB. 奧貝球鐵齒輪經(jīng) 45h 磨合后，在標定工況下連續(xù)運 轉(zhuǎn) 200h ，齒輪間隙極限還有 0.13mm 的余量，所以其磨損性能合格。 東風汽車公司從美國康明斯公司引進 B 系列柴油機發(fā)動機的六只傳動齒輪（凸輪軸正時齒輪、曲軸 正時齒輪、燃油泵齒輪、空壓機齒輪、惰

12、輪和機油泵齒輪），原用美國材料標準ANST1022 滲碳鋼制造，為降低成本，康明斯公司經(jīng)過 5 年的試驗研究，成功的實現(xiàn)了用奧-貝球鐵代替滲碳鋼齒輪。東風汽車公司從鑄造、熱處理、機械加工、表面噴丸強化工藝等方面進行了系統(tǒng)的研究，成功完成 了美國康明斯 B系列柴油機發(fā)動機齒輪奧貝球鐵齒輪國產(chǎn)化工作17 ,同時為國內(nèi)載重汽車發(fā)動機齒輪用材質(zhì)及進一步推廣應(yīng)用于輕、轎車齒輪開辟了一個新的領(lǐng)域。 鋼制齒輪價格較高，為了提高齒輪壽命，降低成本，山東生建摩托車發(fā)動機廠1 8 研究試用了貝氏體球鐵代替 20CrMnTi 鋼制造齒圈類齒輪，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。該廠貝氏體球墨 鑄鐵齒輪從 1998 年

13、10月小批量在主機廠裝車超載使用，半年后又分批進行了試用，現(xiàn)已批量生 產(chǎn)，至 2000 年 10 月底已裝車 2萬余輛，無一發(fā)現(xiàn)問題。2、齒輪的熱處理工藝2.1 等溫退火工藝隨著我國汽車工業(yè)朝高質(zhì)量、大批量方向發(fā)展，各汽車制造廠家也越來越重視汽車齒輪鍛坯的 預(yù)先熱處理?，F(xiàn)代化的大批量生產(chǎn)要求齒坯在預(yù)先熱處理后能獲得均勻的組織和硬度，以保證獲得 良好的切削加工性能及穩(wěn)定的淬火變形規(guī)律，因此傳統(tǒng)的預(yù)先熱處理方法（退火、正火）已不能滿 足當前現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，而采用等溫退火工藝是較為合理的選擇。杭州一齒輪箱公司 19 從 20 世紀末就采用等溫退火工藝來代替原來的正火工藝。實踐表明， 等溫退火后的齒

14、坯能獲得較均勻的片狀珠光體鐵素體組織及較均勻的硬度。經(jīng)等溫退火后的齒 坯，具有良好的切削加工性能，減少了刀具的損耗，延長了刀具的壽命。另外也不同程度地穩(wěn)定了 零件最終熱處理的淬火變形規(guī)律。2.2 感應(yīng)熱處理高頻感應(yīng)熱處理 高頻感應(yīng)加熱技術(shù)已有多年的歷史，傳統(tǒng)的高頻感應(yīng)加熱只是一種單純的感應(yīng)加熱。利用高頻電流對零件局部電阻加熱淬火，是 20 世紀 80 年代初美國首先采用的方法。通高頻電流時，試樣、 電觸頭和感應(yīng)器連成一回路，感應(yīng)器下方的試樣表面既是受感導體，又是高頻電路中的一段導體。 這樣，試樣局部表面不僅被感應(yīng)加熱，而且還被電阻加熱。更換不同的感應(yīng)器，可以加熱不同形狀 的試樣表面。與傳統(tǒng)的高

15、頻加熱相比，試樣表面加熱電流更集中，密度更大，加熱速度更快。用這 種方法加熱工件表面的功率密度使傳統(tǒng)感應(yīng)加熱的數(shù)倍，可對試樣表面實施高能率熱處理。該工藝加熱設(shè)備簡單，操作和傳統(tǒng)感應(yīng)加熱一樣方便。用于齒條齒面淬火，通過分析齒條的外 觀，表面硬度、組織、淬硬層深度及硬度分布得出，有了功率足夠的高頻機和合理的夾具，調(diào)整好 工藝，就能淬出合格的零件，而且效率高，無需回火，是一種節(jié)省能源，降低成本的好辦法。重慶長風機器廠對 45鋼齒條進行高頻感應(yīng)電阻加熱20,其工藝參數(shù)：燈絲電壓3334V ;槽路電壓910kV ;陽極電壓10.511.5kV ;陽極電流 6.58.3A ;柵極電流1.41.6A;加熱時

16、間 4s；冷卻介質(zhì)為 5 %15 % AQ251水溶液，岀口壓力 > 0.3MPa,淬火噴水壓力 > 0.25MPa;感應(yīng)器與 齒面的間隙距離 23mm。齒條經(jīng)高頻淬火后經(jīng)磁力探傷和肉眼觀察沒有發(fā)現(xiàn)裂紋和燒傷現(xiàn)象。檢 查齒條中每一個齒的硬度值，齒面的平均硬度是 57.5HRC 。齒部淬火區(qū)的組織為回火馬氏體，馬氏 體等級為 5 6 級，合格。哈爾濱拖拉機配件廠成功地用 40Cr 高頻處理齒輪代替 20CrMnTi 滲碳齒輪，降低了生產(chǎn)成本21 。其工藝為：粗加工調(diào)質(zhì)精加工高頻淬火;通過多次冷熱配合試驗，調(diào)整內(nèi)齒輪熱處理前參數(shù) m 值，使其經(jīng)高頻處理后達到技術(shù)要求，并嚴格控制內(nèi)齒輪條

17、質(zhì)硬度。采用新工藝生產(chǎn)的 1000 多件內(nèi)齒輪裝車使用情況良好。感應(yīng)加熱表面淬火的質(zhì)量與設(shè)備的利用率在很大程度上取決于感應(yīng)器的設(shè)計，而感應(yīng)器的設(shè)計 主要靠豐富的實踐經(jīng)驗。山東德州齒輪公司通過對S195 柴油機調(diào)速齒輪端面局部高頻淬火的工藝試驗，設(shè)計制作了齒輪端面淬火感應(yīng)器 22，從而解決了需要平面淬火工件的淬火問題，填補了 該公司平面高頻加熱淬火的空白。生產(chǎn)表明，采用新設(shè)計的感應(yīng)器對S195 柴油機調(diào)速齒輪實施端面局部高頻淬火，工件淬火質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡便，提高了生產(chǎn)效率。高頻電阻加熱表面淬火（以下簡稱導電淬火），是利用高頻電源和電觸頭對工件同時進行感應(yīng)加熱和電阻加熱，根據(jù)集膚效應(yīng)和感應(yīng)效應(yīng)，使

18、工件表面升溫到Ac3 + （3050） C以上，在急劇冷卻而使工件表面獲得很高硬度的一種表面淬火的方法 23。它既有加熱迅速、生產(chǎn)效率高、節(jié)能、適 合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，應(yīng)用逐步擴大。上海采埃孚轉(zhuǎn)向機公司主要產(chǎn)品是為國內(nèi)多種轎車配套的轉(zhuǎn)向機，而齒條是轉(zhuǎn)向機內(nèi)安全件，目前年產(chǎn)批量約 25 萬根。在 37CrS4 鋼齒條的生產(chǎn)中，采用導電淬火工藝對齒部進行淬火，獲得了 極大的成功，并取得了良好的經(jīng)濟和技術(shù)效益。2.2.2 中頻加熱噴水淬火運輸機械減速器齒輪直徑較大、要求高、齒部硬度4853HRC。齒輪外徑 $ 302.32mm ;齒寬45mm 模數(shù) 3.5mm 。這種大大直徑齒輪工作時負荷較重，齒部

19、要求強度高。采用高頻加熱淬火硬 化淺層，不以保證強度要求。為此，四川齒輪廠采用中頻加熱噴水淬火對40Cr 鋼齒輪進行處理，獲得良好的效果 24。2.2.3 其它感應(yīng)熱處理江蘇泰州機械廠對薄壁齒輪采用超音頻感應(yīng)加熱淬火，效果顯著25 。該廠自 1999 年 6 月投產(chǎn)至今，已生產(chǎn)了近千只，工藝可靠、質(zhì)量穩(wěn)定，達到了設(shè)計要求。天津修船技術(shù)研究所 1997 年建成激光加工中心，已為船舶行業(yè)的船用發(fā)電機組大模數(shù)齒輪、減速器齒輪進行激光強化，效果良好。清華大學近年來在輕型車凸輪軸螺旋齒輪的激光強化方面取得 了較大進展 26 。3、齒輪的化學熱處理3.1齒輪滲碳2730為了提高 KP2000 、KT200

20、0 等產(chǎn)品變速箱齒輪的強度，鄭州勘察機械廠對系列內(nèi)花鍵齒輪405 09、4051440516 進行了滲碳直接淬火處理，取得了良好效果。鄭州紡織工學院 31 采用改變工件裝爐方式，調(diào)整滲碳淬火工藝參數(shù)等措施來控制變速箱、變矩 器中薄盤類齒輪滲碳淬火變形，結(jié)果表明效果良好。長江液壓件廠 32對 17CrNiMo6 鋼齒輪的滲碳齒輪工藝進行了深入探討，經(jīng)多次試驗，在適當 降低滲碳后期碳勢的同時加快工件滲碳后的冷卻速度，由空冷改為風冷，阻止大塊碳化物的形成， 以達到所需要的金相組織，且不會造成工件開裂和使變形超差，碳化物級別在回火后可控制在4 級以內(nèi)。工件經(jīng)重新加熱淬火后表便硬度達6062HRC，完全

21、符合技術(shù)要求。結(jié)果表明，17CrNiMo6鋼是一種高強度合金鋼，有這種鋼生產(chǎn)的齒輪經(jīng)滲碳后具有良好的綜合力學性能。3.2 低壓真空滲碳 33標準的低壓真空滲碳爐由一個或多個加熱滲碳室，一個氣淬室，一個裝卸料室，一個傳送室以 及整套的工件傳送系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、氣體循環(huán)系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)等組成。加熱滲碳室的工作溫 度范圍為7001300 C,不僅適合于 8001000 C的滲碳或碳氮共滲的工藝溫度，同時也可對高速 鋼、模具鋼、工具鋼工件進行高壓真空氣淬。氣淬室采用高用氮氣冷卻工件，氣淬壓力在0.1 2MPa范圍內(nèi)可調(diào)。一套真空系統(tǒng)能夠保證加熱滲碳室和傳送室真空度達到50100Pa范圍。計算機監(jiān)控系

22、統(tǒng)可同時控制多個滲碳室中進行的不同工藝。20 世紀 70 年代美國 公司為擴大真空油淬熱處理爐的銷售而輸入天然氣進行試驗時 偶然發(fā)現(xiàn)滲碳效果，從而提出了真空滲碳概念。但是由于當時缺乏對真空滲碳工藝的可變性的認 識，以及需要較高的滲碳氣分壓和強烈氣體循環(huán)風扇等條件，單件處理成本較高，因此未能推廣開 來。20 世紀 70 年代末，法國、日本等國家開始研究將這一技術(shù)進行生產(chǎn)性應(yīng)用。1980 年法國 ECM公司在 PVF300 型真空淬火爐上添加滲碳裝置后進行的試驗獲得了較滿意的效果，并在實驗室里初 步建立了富化率理論。 1982 年，他們在法國國家熱處理學會展示了低壓滲碳過程。1985 年開發(fā)出計算

23、機模擬軟件，并于1988年建造了第一條連續(xù)生產(chǎn)線。1992年ECM公司為雪鐵龍公司的變速器齒輪生產(chǎn)提供了第一臺 ICBP 型低壓真空滲碳工業(yè)爐。為了進一步提高齒輪零件熱處理質(zhì)量，上海汽車齒輪總廠1998年用法國EMC公司的ICBP 400型低壓滲碳爐對 16MnCr5 鋼從動錐齒輪進行熱處理試驗。加熱和均溫時間 50min擴散時間： 49.75min 淬火壓力： 1.5MPa回火時間： 3h510HV1 ）： 0.64mm ；主要工藝參數(shù)： 滲碳溫度：950 °C滲碳時間： 9.25min 淬火介質(zhì)：高純氮氣 淬火時間： 15min 回火溫度： 150 C 試驗后測得結(jié)果為： 表面硬

24、度（ HV30）： 729； 心部硬度（ HV30）： 356； 齒面有效硬化層深度（硬度 齒面顯微組織：碳化物（ 1 級）殘余奧氏體（ 2 級）馬氏體（ 2 級），無明顯非馬氏體組織 試驗結(jié)果表明，將低壓真空滲碳技術(shù)用于齒輪的熱處理不但確保工件熱處理質(zhì)量，而且可節(jié)約能 源，保護環(huán)境，是一項很有發(fā)展前途的齒輪熱處理技術(shù)。3.3 稀土低溫滲碳南華大學 34對材質(zhì)為 20CrMnTi 鋼的拖拉機末端傳動齒輪稀土低溫滲碳處理進行了研究，結(jié)果 表明，與常規(guī)工藝相比，稀土滲碳可使生產(chǎn)周期縮短15 %;處理溫度降低 40 C，同時由于稀土元素的滲入使得表面組織明顯細化，碳化物形態(tài)為彌散度較大的細塊狀和顆粒

25、；稀土滲碳后的硬度能 完全保證產(chǎn)品的技術(shù)要求，同時表面硬度及心部硬度均有所提高。衡陽拖拉機廠采用該工藝取得了良好的效果。青島第二齒輪廠 35 采用稀土滲碳淬火工藝生產(chǎn)了 8 個品種， 8萬多臺套汽車螺旋錐齒輪，其 內(nèi)在質(zhì)量和變形量均達到了控制。齒輪的滲層深度和硬度均達到圖紙要求。金相組織全部合格。3.4 滲碳熱油分級淬火 所謂的分級淬火是把鋼件奧氏體化后隨之浸入溫度稍高的或稍低于鋼的 Ms 點的淬火介質(zhì)中，當工 件各處均達到介質(zhì)溫度時，再將其予以最終緩冷，使奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體。分級淬火齒輪的熱應(yīng)力 約比普通淬火低 1/4 左右，又因冷卻分兩步進行，齒輪各部位組織轉(zhuǎn)變的時差小，所以齒輪的扭曲 畸

26、變較小。據(jù)報道，國外齒輪制造業(yè)大都采用熱油分級淬火，而國內(nèi)近年來也大量推廣該工藝。齒輪分級淬火 介質(zhì)最常用的是硝鹽和熱油。硝鹽冷卻能力強，使用溫域廣，但熱油也有某些優(yōu)點，淬火后工件表 面光潔，不擇爐型和加熱介質(zhì)，不易污染環(huán)境，使用安全方便，因而應(yīng)用較廣。與冷油淬火相比， 熱油分級淬火工藝有四個顯著特點：1、齒輪的變形小，此法在提高齒輪精度方面的貢獻僅次于以降低加熱溫度來改善齒輪變形的離子滲氮法；2 、可使鋼材淬透性賦予齒輪淬火變形的影響有所減少； 3、可提高薄壁滲碳淬火件的疲勞強度；4、淬火件內(nèi)應(yīng)力小、又是可不再低溫回火，節(jié)約能源。江西宜春齒輪廠 36 生產(chǎn)的農(nóng)機齒輪帶花鍵的零件一律采用熱油分

27、級淬火工藝。生產(chǎn)實踐表明， 淬熱油后收縮量的極差近為淬冷油的 60 ，成品內(nèi)花鍵 100 合格。該工藝的實施對提高齒輪品 質(zhì)具有實際意義。華北工學院 37 提出的齒輪變壓低溫滲碳技術(shù)新工藝可以達到高速滲碳，對于20CrMnTi 齒輪鋼，滲碳速度可達 1.4mm/h ；采用內(nèi)部加熱方式加熱工件，節(jié)省了大量能源，降低了生產(chǎn)成本。3.5 快速氣體氮碳共滲 重慶長江柴油機廠 1對摩托車離合器 45 鋼從動齒輪進行了快速氣體氮碳共滲工藝試驗和大批量 生產(chǎn)性考核。結(jié)果表明，580 °C X2h的快速氮碳共滲工藝可使45鋼從動齒輪達到化合物層> 10卩m,表面硬度>450HV0.2的技

28、術(shù)要求。長期生產(chǎn)實踐表明，采用該快速氣體氮碳共滲工藝，普遍情況 下，齒輪實際能獲得 1525卩m的化合物層，化合物層很致密且脆性很小。有效硬化層深度可達0.4 mm以上。表面硬度普遍在 500600HV0.2范圍內(nèi)。該工藝在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，達到國外先 進產(chǎn)品的水平。3.6 深層可控離子滲氮20 世紀 80 年代中期以來，由于低溫化學熱處理技術(shù)的迅速發(fā)展，齒輪制造業(yè)也探索了以滲氮技術(shù) 部分代替滲碳淬火的可能性并取得了可喜進展，尤其是深層可控離子滲氮，在使齒輪綜合強度提高 的同時，加工精度無明顯下降，對于常用的 76級齒輪，滲氮后不必磨齒就可裝機使用，從而使 一部分高精度齒輪找到了既經(jīng)濟又方便的強化技術(shù)，也為進口齒輪備件國產(chǎn)化開辟了另一強化途 徑。鄭州機械研究所 38在開發(fā)齒輪深層可控離子滲氮工藝方面做了大量的試驗研究工作，并取得