渗碳齿轮热处理常见缺陷及预防措施

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1、渗碳齿轮热处理常见缺陷及预防措施一汽哈尔滨变速箱厂　郭子玉渗碳齿轮在机械工程中有着广泛应用，变速器、减速器、后桥等许多机械中都使用渗碳齿轮。实际使用表明，齿轮的失效多数与渗碳齿轮在热处理过程中存在许多缺陷有关，这些缺陷严重地影响齿轮的寿命，甚至影响整个总成装置使用。因此探讨渗碳齿轮热处理缺陷及其预防措施，对于提高机械使用性能有着重要的指导意义。渗碳齿轮热处理常见缺陷1、齿轮表层过渡渗碳2、淬火后表面硬度偏低3、齿轮心部硬度不足4、齿轮硬化层偏浅5、渗碳层深度不均匀1、齿轮表层过渡渗碳渗碳齿轮由于处理不当过度渗碳后，表层将会出现块状、网状碳化物，少量的粒状碳化物可以改善齿轮的耐磨和接触疲劳强度

2、性能，若块状、网状碳化物过多将使齿轮表层的脆性增大，易于脱落，使用时齿轮塑性变形能力降低，耐冲击性减弱，齿根部弯曲疲劳性能下降，齿尖角变脆，易于崩裂，淬火后渗碳齿轮在磨削加工时易于开裂。碳化物400×4%硝酸酒精溶液侵蚀原因分析气体渗碳时，若渗碳炉内碳势过高，强渗时间过长，表层过共析（珠光体＋二次渗碳体）程度就越大，出现齿轮表层渗碳过度。特别对含有强碳化物形成元素Mo、W等渗碳钢，碳元素的扩散速度较慢，齿轮渗碳层表面碳浓度高，达到过共析成分的渗碳层，在冷却过程中，从奥氏体晶界处析出渗碳体形成块状、网状分布。预防措施(1)气体渗碳时，为了防止表层过度渗碳，在强渗后期安排扩散阶段，合理安排强渗和

3、扩散阶段的时间对于控制渗层的深度有很大的关系。(2)对已经产生表层过度渗碳的齿轮，应在低碳势渗碳炉中进行扩散处理，或进行碳化物球化退火处理（获得粒状珠光体组织，为淬火做好组织准备）后再进行重新淬火。2、淬火后表面硬度偏低渗碳齿轮表面硬度偏低,将会导致齿轮耐磨性和抗疲劳性能降低，对齿面抗摩擦、磨损性能都有不利影响。原因分析(1)表面脱碳，金相检查有贫碳现象，锉刀锉试工件表面发现有软层出现，是因渗碳扩散后淬火过程中保护气氛不足所致。(2)由于设备出现故障（如卡盘、开炉维修等），在高温阶段发生氧化，表面的碳被氧化成气体烧损掉。(3)冷却速度太低，在显微镜下观察，表层组织不是马氏体组织，而是索氏体组

4、织。金相观察时，针状马氏体耐腐蚀明显，而索氏体较暗(易腐蚀)，显微硬度计检测硬度差别大。(4)齿轮渗碳温度、淬火温度偏高造成淬火后表面残余奥氏体量过多。(5)齿轮材料淬透性差及淬火冷却介质的冷却能力不足。(6)淬火后回火温度过高，并没有得到回火马氏体组织。残余奥氏体6级400×4%硝酸酒精溶液侵蚀预防措施(1)对已造成齿轮表面含碳量低的齿轮采取适当增碳处理。(2)选择淬透性合适的材料和冷却能力适当的冷却介质，淬火冷却。(3)预先采取措施，减少淬火后的残余奥氏体量。对含有过多残余奥氏体的渗碳齿轮，进行一次650～670℃、3ｈ以上的高温回火，使合金碳化物析出一部分，从而降低重新加热淬火时的奥氏

5、体稳定性，促使奥氏体向马氏体转变。(4)齿轮渗碳冷却或重新加热淬火时应在保护气氛下进行，对已经发生氧化现象的齿轮应除掉氧化皮（不影响齿轮的热后加工尺寸），进行表层渗碳后再进行淬火。(5)齿轮表层硬度偏低若是回火温度过高所致，应重新淬火，选择较低温度进行回火。(6)操作者及相关人员要定期对设备进行巡检，特别在生产节拍过程中，避免由于设备原因造成工件淬火失败，没有得到马氏体组织。3、齿轮心部硬度不足渗碳齿轮心部要求具有一定的硬度。硬度偏低，齿轮材料的屈服点降低，易产生心部塑性变形，使齿轮表面硬化层抗剥落性能及齿根弯曲疲劳性能降低。原因分析(1)齿轮材料淬透性差，齿轮材质差，钢材内部带状组织严重。

6、(2)齿轮渗碳后，直接淬火前预冷温度过低，使预冷温度和淬火温度温差小，冷却速度不足。(3)冷却速度不够，金相组织观察，不是低碳马氏体组织，而是索氏体和马氏体的混合组织。(4)心部存留大量未溶铁素体，由于加热温度偏低或加热时间不足（还没有完全奥氏体化就进行了淬火处理）造成。未溶铁素体400×4%硝酸酒精溶液侵蚀预防措施(1)选用淬透性好、材质好的钢材作渗碳齿轮材料。(2)控制扩散区和预冷淬火区的温度，保证冷却速度可以满足淬火要求。(3)选用冷却性能好的冷却介质淬火，使心部获取低碳马氏体组织。(4)选择适当的淬火温度和加热时间，使心部获得均匀的奥氏体，以便淬火后获取马氏体组织。4、齿轮硬化层偏浅

7、渗碳齿轮表层硬度深度不够，导致表面硬化层抗剥落性能降低的同时，也导致使用寿命降低。原因分析(1)渗碳过程中，渗碳时间太短，渗碳温度偏低，渗碳层偏浅。(2)炉内有效加热区温度分布不均匀。(3)渗碳过程中强渗阶段及扩散阶段的碳势控制不当。(4)装炉前齿轮未清除油污及装炉量过多，所留孔隙太小等因素。(5)选择的齿轮钢材质及淬透性差，淬火介质冷却性能不足，而造成正常渗碳淬火后硬化层偏浅。预防措施(1)合理选用淬透性适