钢材热处理之：影响齿轮热处理变形的几个重要因素 

我公司是一家专业生产汽车齿轮、摩托车齿轮、电动工具齿轮、工程机械齿轮的股份制企业。齿轮在进行渗碳热处理的过程中，常遇到齿轮渗碳淬火后平面扭曲变形大，造成齿轮报废；渗碳淬火后齿轮的M值变化不稳定；齿轮的齿形齿向变化不稳定，造成装机异响。以下就是对上面的几种情况分别进行说明。

一个新产品开发，尤其是热处理工艺的设计，一般是按照类似的产品，采用本公司掌握的成熟工艺。试制时一般是先采用类似的工艺，处理6个工件，对其变形及热处理项目进行检测；合格后再热处理30件，再次对变形及热处理项目进行检测；合格后按照一炉（或者一盘）热处理，检测变形；合格后连续生产几炉（或几盘），热处理合格、变形合格，这样热处理工艺就固定下来。

但是有时新产品开发半年后，产品才可以进行批量生产，试制时试制的工件不是很多，有时不能反映真正的工件变形趋势；或者材料有变化、锻造工艺变化、正火变化、冷加工工艺的变化，虽然热处理工艺没有变化但是热处理后的工件端面扭曲，造成产品报废。图1是开发产品的简图，图2是试制是的热处理工艺，图3是改进的热处理工艺。

可以看出试制的热处理工艺渗碳温度较高,生产效率高；产品采用平放,热处理后内孔的硬度较高，硬化层也均匀，椭圆小。改进后的热处理工艺，产品采用串放，产品的端跳较好，渗碳温度降低，渗碳时间增加，减少热处理变形。这样改进后的热处理工艺处理的产品由原来不合格率15%降为0.1%。也有时出现产品处理了几年，突然出现批量不合格，改变热处理工艺产品合格。事实上最终原因是由于不同钢厂的材料、锻造、正火、冷加工工艺流程的变化造成了这种现象。

如图4这种产品，最大外圆156mm，热处理了1万件，有一批产品出现端跳超差，不合格品占10%左右，造成部分产品报废。

于是对没有热处理的毛坯的正火硬度进行检查正火硬度要求160～190HBW，对称检测4点，一共检查了6件检测结果如表1所示。

表1  检测结果（HBW）

根据检测结果可以看出，由于正火硬度不均匀，造成工件加工后应力不均匀，热处理后工件变形超差，采用冷速比现有工艺冷速慢的淬火油，变形可以改善。

图5是一款变速箱齿轮的减速大齿轮，热处理时我们采用压装的方式进行渗碳淬火，这种渗碳的方法对于变形控制的不错，其缺点是两个端面的硬化层偏浅，但是不影响使用。

这一款变速箱已经生产了5年多了，产品的寿命周期就要到了，客户反馈变速箱有噪音，检查没有发现问题，由于量较少客户认为主减大齿轮较大，可能出现扭曲。（于是要求我们对于端面跳动进行严格控制）后来有个月出现的量较大，检查从箱体拆下来的齿轮进行检测齿形齿向，发现齿行齿向不符合图样要求，存在剃反的可能。因为这个工件只有内孔倒角处有点区别，其余的都是对称的，剃齿是不能防错，只有靠员工的自觉；热处理时产品压装后也检查不了是否按工艺要求压装。于是我们针对这种现象，专门针对装夹方向做了热处理试验，热处理后数据如附表所示。

根据数据可以看出，产品热处理时如果没有按照热处理要求装夹，出现的变形效果与剃齿剃反有同样的效果。因此，出现这种现象对于剃齿工序，热处理工序应该加强控制，最好的办法是对于产品设置防错措施，保证产品剃齿、热处理装夹的一致性。

还有类似图5的减速大齿轮热处理后M值比下差小0.03～0.05mm，热处理工艺见图6，为了挽救此批产品采用箱式多用炉热处理采用的热处理工艺见图7，热处理后M值合格。这两个工艺的区别是采用的热处理淬火油不同，为了工件的M值涨大，采用比原来渗碳高的温度渗碳，提高淬火温度达到M值涨大。

采用图6的热处理工艺，热处理检测结果硬化层0.62/550HV1，心部硬度357～375HV1。采用图7的热处理工艺，热处理检测结果硬化层0.67/550HV1，心部硬度382～418HV1。因此，只有针对问题,优化热处理工艺,减少废品,减少企业损失。

作者：陈正国，单位：浙江双环传动股份有限公司

作者：郝丰林，单位：江苏双环齿轮有限公司

来源：《金属加工（热加工）》杂志

	❤ 请关注 微信公众号: steeltuber.  转载请保留链接: http://www.josen.net/Steel-Knowledge/1594624800.html