图9-8 渗碳淬火齿轮齿角碳化物形貌 400×图9-9 渗碳淬火齿轮节圆碳化物形貌 400×图9-10 渗碳淬火主动弧齿锥齿轮的失效形态气体和固体渗碳齿轮表面碳化物过多原因与对策见表9-27表9-27 气体和固体渗碳齿轮表面碳化物过多原因与对策（续）2）渗碳淬火齿轮表面出现内氧化和非马氏体组织原因与对策。气体和固体渗碳淬火齿轮心部组织不良原因与对策见表9-34。......
2023-06-29
齿轮氮碳共渗热处理的缺陷及解决方案
【摘要】：齿轮常用的渗氮工艺有气体渗氮、离子渗氮、气体氮碳共渗等。渗氮齿轮热处理缺陷主要有表面硬度、渗氮层、金相组织方面缺陷，以及畸变、裂纹等。表9-42 齿轮的气体渗氮硬度缺陷与对策（续）2.齿轮的气体渗氮金相组织缺陷与对策正常的渗氮层组织特征：化合物层致密、较薄，扩散层无不良氮化物形态出现，渗层组织均匀，渗层厚度均匀一致。
齿轮常用的渗氮工艺有气体渗氮、离子渗氮、气体氮碳共渗等。渗氮齿轮热处理缺陷主要有表面硬度、渗氮层、金相组织方面缺陷，以及畸变、裂纹等。
1.齿轮的气体渗氮硬度缺陷与对策
齿轮的气体渗氮硬度缺陷主要有表面硬度低、表面硬度不均或出现软点、心部硬度低等方面的缺陷。
齿轮的心部硬度直接影响渗氮层的支承能力。试验表明，当心部硬度由240～260HBW提高到310～330HBW时，接触疲劳强度可以提高30％左右。同时，心部硬度的高低还通过影响渗氮层的表面硬度来影响齿轮的承载能力。渗氮齿轮的心部硬度规定参见表5-100。
渗氮齿轮预备热处理调质时，若淬火温度过低，则影响淬火效果，导致心部出现游离铁素体，降低心部强度（硬度）。
齿轮的气体渗氮硬度缺陷与对策见表9-42。
表9-42 齿轮的气体渗氮硬度缺陷与对策
（续）
2.齿轮的气体渗氮金相组织缺陷与对策
正常的渗氮层组织特征：化合物层致密、较薄，扩散层无不良氮化物形态出现，渗层组织均匀，渗层厚度均匀一致。例如典型的38CrMoAl钢齿轮经气体渗氮后的金相组织：表面是化合物层，在金相显微镜下呈白色，也称之为白亮层，主要为ε相；次层是基体上弥散分布的γ＇相，呈黑色；与中心索氏体组织有明显交界的是γ＇＋α组织。
常见的金相组织缺陷有渗层出现网状及脉状氮化物、渗层出现鱼骨状氮化物、表面有氧化色等。
（1）气体渗氮齿轮表面出现氧化色原因与对策（见表9-43）
表9-43 气体渗氮齿轮表面出现氧化色原因与对策
（2）气体渗氮齿轮表层出现亮块或白点及硬度不均原因与对策（见表9-44）
表9-44 气体渗氮齿轮表层出现亮块或白点及硬度不均原因与对策
（3）气体渗氮齿轮表层网状、波纹状或鱼骨状针状氮化物和厚的白色脆化层形成原因与对策 在齿轮进行气体渗氮处理时，表层容易产生网状、波纹状或鱼骨状、针状氮化物和厚的白色脆化层，导致表面层脆性增加。
图9-24所示为38CrMoAl钢齿轮经550℃气体渗氮后表层形成的网状氮化物。图9-24中白色表面层为ε相，随后的白色氮化物沿晶界呈网状分布。采用双程渗氮、真空低压渗氮及氮势门槛值计算机控制渗氮等技术均能获得满意的效果。
气体渗氮齿轮表层网状、波纹状或鱼骨状、针状氮化物和厚的白色脆化层形成原因与对策见表9-45。
图9-24 38CrMoAl钢齿轮渗氮后表层形成的网状氮化物 500×
表9-45 气体渗氮齿轮表层网状、波纹状或鱼骨状、针状氮化物和 厚的白色脆化层形成原因与对策
（续）
3.气体渗氮齿轮渗层深度缺陷与对策
气体渗氮齿轮的渗氮层深度包括化合物层（白亮层）和扩散层。渗氮层深度缺陷主要有渗氮层浅、渗氮层深度不均及渗氮层硬度分布不合理等。其形成原因与对策见表9-46。
表9-46 气体渗氮齿轮渗层深度缺陷与对策
（续）
气体渗氮齿轮表层高硬度区太薄，在齿轮使用时，容易造成表层压碎，从而使齿轮早期失效。 4.气体渗氮齿轮其他热处理缺陷与对策
气体渗氮齿轮的其他热处理缺陷主要有表面出现光亮花斑、渗氮层不致密和耐蚀性差、渗氮层脆性大、表面腐蚀等。其形成原因与对策见表9-47。
表9-47 气体渗氮齿轮其他热处理缺陷与对策
（续）
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