大型齒輪滲碳淬火變形原因及其控制

　　1 引言 

　　大型齒輪滲碳淬火的變形直接關系到齒輪強度、精度等質量指標。對于滲碳淬火的齒輪，特別是大型齒輪，其變形量很大，且難以控制。較大的變形不僅會使磨齒加工的磨量增加，成本提高，而且影響齒輪制造精度，降低承載能力，最終壽命也會大大下降。大型齒輪滲碳淬火熱處理變形主要是由于工件在機加工時產(chǎn)生的殘余應力，熱處理過程中產(chǎn)生的熱應力和組織應力以及工件自重變形等共同作用而產(chǎn)生的。影響齒輪滲碳淬火變形的因素很多，包括齒輪的幾何形狀、原材料及冶金質量、鍛造和機加工的殘余應力、裝料方式和熱處理工藝及設備等諸方面。掌握變形規(guī)律，減少齒輪滲碳淬火變形，能夠提高齒輪的承載能力和使用壽命，對縮短制造周期，降低生產(chǎn)成本也都具有重要意義。 

　　2 大型齒輪滲碳淬火變形規(guī)律 

　　對大型齒輪質量和壽命影響最大的變形來自齒輪外徑、公法線長度和螺旋角等。一般說來，變形趨勢如下： 

　　2.1 大型齒輪變形規(guī)律：大型齒輪滲碳淬火后齒頂圓外徑呈明顯脹大趨勢，且上下不均勻呈錐形；徑長比（齒輪外徑/齒寬）越大，外徑脹大量越大。碳濃度失控偏高時，齒輪外徑呈收縮趨勢。 

　　2.2 大型齒輪軸變形規(guī)律：齒頂圓外徑呈明顯收縮趨勢，但一根齒軸的齒寬方向上，中間呈縮小，兩 端略有脹大 

　　2.3 齒圈變形規(guī)律：大型齒圈經(jīng)滲碳淬火后，其外徑均脹大，齒寬大小不同時，齒寬方向呈錐形或腰鼓形。 

　　3 滲碳淬火齒輪變形原因 

　　3.1 滲碳件變形的實質 

　　滲碳的低碳鋼，原始相結構是由鐵素體和少量珠光體組成，鐵素體量約占整個體積的80%。當加熱至AC1以上溫度時，珠光體轉變?yōu)閵W氏體，900℃鐵素體全部轉變?yōu)閵W氏體。920—940℃滲碳時，零件表面奧氏體區(qū)碳濃度增加至0.6—1.2%，這部分碳濃度高的奧氏體冷至600—650℃才開始向珠光體、索氏體轉變，而心部區(qū)的低碳奧氏體在900℃即開始分解為鐵素體，冷至550℃左右全部轉變完成。心部奧氏體向鐵素體轉變是比容增大的過程，表層奧氏體冷卻時是熱收縮量增加的變化過程。在整個冷卻過程中，心部鐵素體生成時總是受著表層高碳奧氏體區(qū)的壓應力。此外，大型齒輪由于模數(shù)大、滲層深，滲碳時間較長，由于自重影響，也會增加變形。 

　　3.2 大型齒輪滲碳淬火變形的原因 

　　工件淬火時，淬火應力越大，相變越不均勻，比容差越大，則淬火變形越嚴重。淬火變形還與鋼的屈服強度有關，塑性變形抗力越大，其變形程度就越小。 

　　從齒輪和齒輪軸滲碳淬火冷卻各部位冷卻速度、組織及硬度狀態(tài)比較分析，可以發(fā)現(xiàn)上中下各部位冷卻速度的差別，以及表面、過渡區(qū)、心部冷卻速度差別，和其組織轉變的不同時性是造成齒輪變形的主要原因。減小大型齒輪滲碳淬火變形也要通過提高各環(huán)節(jié)的均勻性來實現(xiàn)。 (end)