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齿轮淬火技术优化方案

2023-06-29 理论教育版权反馈

【摘要】：供齿轮淬火时参考。齿轮淬火的冷却方式如图3-14所示，中碳钢经最佳亚温淬火处理与调质处理后的性能对比见表3-39。表3-40 常用水溶液淬火冷却介质（配方）及其应用效果（续）3.齿轮的分级淬火工艺为了尽可能降低淬火时产生的内应力，常借助奥氏体等温转变来进行各种类型的分级和等温淬火，以减少齿轮淬火畸变。齿轮在等温淬火后不需再进行回火。图3-15 常用的球墨铸铁等温淬火工艺曲线图3-16 球墨铸铁齿轮等温淬火工艺曲线2）检验结果。

1.齿轮常用的淬火工艺

（1）加热温度亚共析碳素钢为Ac3＋（30～50）℃；共析及过共析碳素钢为Ac1＋（30～50）℃；合金结构钢淬火加热温度适当提高。选择淬火加热温度时还应考虑齿轮的材料牌号、性能要求、原始组织状态等因素。常用钢淬火温度、淬火冷却介质与淬火后硬度见表3-33。供齿轮淬火时参考。

表3-33 常用钢淬火温度、淬火冷却介质与淬火后硬度

注：一般工件取中间温度，大型工件或箱式炉加热的调质件可取上限温度，复杂易畸变工件可取下限温度，甚至可

采用Ac₃±10℃淬火。淬火工件取下限温度，淬油、碱或硝盐分级淬火工件可取上限温度。

（2）加热速度对形状复杂或截面大的齿轮应进行预热，或者采用低温入炉。控制升温速度的加热方式，以减少齿轮畸变与开裂倾向。

（3）保温时间保温时间可按以下经验公式计算：

τ＝αKD式中 τ——加热保温时间（min）；

α——加热系数（min／mm或s／mm），参见表3-34；

D——工件有效厚度（mm）；

K——工件装炉方式修正系数，通常取1.0～1.5，见表3-35。

表3-34 碳素钢和合金钢的加热系数（α值）

表3-35 工件装炉方式修正系数（K值）

（续）

（4）常用钢整体淬火后表面硬度与有效厚度的关系常用钢整体淬火后表面硬度与有效厚度的关系见表3-36，供齿轮淬火时参考。

表3-36 常用钢整体淬火后表面硬度与有效厚度的关系

（5）常用钢的淬火临界直径常用钢的淬火临界直径见表3-37，供齿轮淬火时参考

表3-37 常用钢的淬火临界直径

（续）

2.齿轮常用的淬火方法

（1）齿轮淬火方法齿轮淬火方法分类与选用见表3-38。齿轮淬火的冷却方式如图3-14所示，中碳钢经最佳亚温淬火处理与调质处理后的性能对比见表3-39。

表3-38 齿轮淬火方法分类与选用

（续）

图3-14 工件淬火冷却方式示意图

1—单介质淬火冷却 2—双介质淬火冷却

3—分级淬火冷却 4—等温淬火冷却

表3-39 中碳钢经最佳亚温淬火处理与调质处理后的性能对比

注：Q为淬火；T为回火

（2）齿轮常用淬火冷却介质常用水溶液淬火冷却介质（配方）及其应用效果见表3-40供齿轮淬火时参考。齿轮常用淬火油详见第2章有关内容。

表3-40 常用水溶液淬火冷却介质（配方）及其应用效果

（续）

3.齿轮的分级淬火工艺

为了尽可能降低淬火时产生的内应力，常借助奥氏体等温转变来进行各种类型的分级和等温淬火，以减少齿轮淬火畸变。

（1）分级淬火工艺参数分级淬火工艺参数的选择见表3-41。

表3-41 分级淬火工艺参数的选择

（续）

（2）分级淬火后的硬度几种钢材分级淬火后的硬度见表3-42

表3-42 几种钢材分级淬火后的硬度

4.齿轮的等温淬火工艺

（1）等温淬火工艺参数等温淬火工艺参数的选择见表3-43

表3-43 等温淬火工艺参数的选择

（2）马氏体等温淬火这种淬火方法的冷却速度较分级淬火时快，因此适用于淬透性低的钢种制造的齿轮，同时也可以起到减小淬火畸变和防止淬火裂纹产生的作用。等温介质温度一般在所用钢的Ms点以下10～50℃。

（3）贝氏体等温淬火工艺

1）等温淬火的加热温度。对合金钢来说与一般淬火相同，但对淬透性较低的钢种（如碳素钢及某些合金钢），一般可以比正常淬火温度高20～30℃。

2）等温温度。主要根据钢的奥氏体等温转变图而定，一般在250～400℃，即下贝氏体转变温度范围内。

3）等温时间。应根据奥氏体等温转变图中贝氏体转变开始和终了的曲线来决定。等温时间的选择决定于钢材的成分、齿轮的尺寸和形状等因素。一般等温时间为30～120min，具体可通过工艺试验来决定。

4）等温淬火。一般是在硝盐浴内进行。在齿轮数量不太多的情况下，可充分利用中温回火炉或硝盐炉。齿轮在等温淬火后不需再进行回火。

5）等温淬火的最大截面尺寸。一般碳素钢不能大于5mm，合金钢可达30mm。部分钢材等温淬火的最大截面尺寸和可获得的最高硬度见表3-44。40Cr、65钢等温温度和等温时间参见表3-45。

表3-44 部分钢材等温淬火的最大截面尺寸和可获得的最高硬度

表3-45 部分钢材等温温度和等温时间

（4）球墨铸铁齿轮的等温淬火工艺为获得高强度、高韧性和高耐磨性的综合性能，对球墨铸铁进行等温淬火以获得下贝氏体组织。常用的球墨铸铁等温淬火工艺曲线如图3-15所示。

工艺举例：拖拉机减速齿轮，球墨铸铁的化学成分（质量分数）：3.3％～3.6％C，2.2％～2.4％Si，0.3％～0.5％Mn，＜0.06％P，＜0.03％S，≈0.15％Mo，0.035％～0.06％Mg，0.03％～0.05％RE。

1）等温淬火工艺曲线。球墨铸铁齿轮等温淬火工艺曲线，如图3-16所示。

图3-15 常用的球墨铸铁等温淬火工艺曲线

图3-16 球墨铸铁齿轮等温淬火工艺曲线

2）检验结果。R_m＝1270～1500MPa，A＝1％～2％，a_K＝60J／cm²，硬度43～45HRC