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1齒輪表層過度滲碳

滲(shen)(shen)碳齒輪由于處(chu)理不當過度滲(shen)(shen)碳后(hou)，表層(ceng)將會出現塊狀、網狀碳化物(wu)，使(shi)用時齒輪塑性變形能力降低，耐沖擊性減弱，齒根部彎曲(qu)疲(pi)勞性能下降，齒尖角變脆，易于崩裂，淬火后(hou)滲(shen)(shen)碳齒輪在(zai)磨削加工時易于開裂。

1.1原因分析

(1)齒輪(lun)在(zai)(zai)固體介質中(zhong)滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)時，滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)箱內(nei)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)勢(shi)過高，又(you)不能任(ren)意調整碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)勢(shi)，因(yin)此滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)溫度越高，時間越長，表(biao)層(ceng)(ceng)過共析(xi)程(cheng)度就越大(da)。特別(bie)對含有強碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)合物形(xing)成元(yuan)素Cr、Mo的(de)滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)鋼，碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)擴(kuo)散較慢，齒輪(lun)滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)層(ceng)(ceng)表(biao)面碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)濃度更高，達到過共析(xi)成分的(de)滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)層(ceng)(ceng)，在(zai)(zai)冷卻時，從奧氏體晶界(jie)析(xi)出(chu)滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)體形(xing)成網狀分布。

(2)在氣體介質(zhi)中(zhong)滲(shen)碳時(shi)(shi)，若滲(shen)碳爐內碳勢(shi)過高，強滲(shen)時(shi)(shi)間過長，也會出現(xian)齒輪(lun)表層滲(shen)碳過度。

1.2預防措施

(1)固(gu)體(ti)滲(shen)碳(tan)(tan)時，為了(le)防止(zhi)碳(tan)(tan)勢過高造成過度滲(shen)碳(tan)(tan)，可以(yi)采用較低的滲(shen)碳(tan)(tan)溫(wen)度或使用較弱的滲(shen)碳(tan)(tan)劑。

(2)氣體(ti)滲碳時，為了防止表層過度滲碳，在滲碳后期安排擴散階(jie)段，強滲和擴散階(jie)段的時間可按熱處理工藝操作(zuo)。

(3)對(dui)已(yi)經(jing)產生表(biao)層過度滲碳的齒輪，應(ying)在低碳勢滲碳爐中(zhong)進行(xing)擴散處理(li)，或在碳化物球化退火(huo)處理(li)后再進行(xing)淬火(huo)。

2 齒輪硬化層偏淺

滲(shen)碳齒輪表(biao)層硬度偏淺，在(zai)導致表(biao)面硬化層抗(kang)剝落性能降低的同時，也導致使用壽命的降低。

2.1原因分析

(1)滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)過(guo)程中，滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)時間太短，滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)溫度(du)(du)偏低，滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)層偏淺，爐(lu)(lu)內有(you)效(xiao)加熱區(qu)溫度(du)(du)分布不(bu)均勻，滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)過(guo)程中強滲(shen)(shen)(shen)階(jie)段及擴散階(jie)段的碳(tan)勢控制不(bu)當，裝(zhuang)爐(lu)(lu)前齒(chi)輪(lun)未清(qing)除油污(wu)及裝(zhuang)爐(lu)(lu)量過(guo)多，所(suo)留孔隙太小等因素而(er)造成滲(shen)(shen)(shen)碳(tan)齒(chi)輪(lun)硬化層偏淺。

(2)選擇的齒(chi)輪鋼材質及淬(cui)(cui)透(tou)性(xing)差，淬(cui)(cui)火(huo)介質冷(leng)卻(que)性(xing)能不足，而(er)造成正(zheng)常(chang)滲(shen)碳(tan)淬(cui)(cui)火(huo)后硬化層偏淺。

2.2預防措施

(1)選(xuan)用淬透(tou)性合適的鋼材(cai)作滲碳齒輪材(cai)料，嚴(yan)格(ge)控(kong)制齒輪鋼質(zhi)量，入(ru)廠(chang)前必須對鋼材(cai)進(jin)行(xing)質(zhi)量標準檢查。

(2)嚴格控制滲碳(tan)前(qian)齒輪(lun)表面質(zhi)量、裝爐量、爐內(nei)溫(wen)度、爐內(nei)碳(tan)勢氣氛(fen)、強(qiang)滲和(he)擴散(san)時間、滲碳(tan)后(hou)淬火溫(wen)度、冷卻介質(zhi)等。

(3)對出現滲(shen)碳(tan)不足的齒輪要進(jin)行補滲(shen)碳(tan)。

3 滲碳層深度不均勻

齒(chi)輪表面滲(shen)碳層深(shen)度不均勻，造成不同部位性能不連續，薄弱區域首先破壞，繼而整個齒(chi)輪損壞，嚴(yan)重影響齒(chi)輪使用壽命。

3.1原因分析

(1)固體滲(shen)碳(tan)時，滲(shen)碳(tan)箱(xiang)內(nei)各部分(fen)溫差較(jiao)大，催滲(shen)劑不均勻(yun)造成(cheng)滲(shen)碳(tan)深度(du)出現較(jiao)大差別，另外滲(shen)碳(tan)箱(xiang)的(de)大小、裝爐(lu)量、裝爐(lu)方式、升溫速(su)度(du)、滲(shen)碳(tan)劑的(de)木炭(tan)導熱(re)率太低，都(dou)會對滲(shen)碳(tan)層(ceng)深度(du)有影響。

(2)氣體(ti)滲(shen)碳(tan)時(shi)，爐內溫(wen)度(du)不(bu)均勻，爐內氣氛循(xun)環不(bu)良，裝爐前齒輪(lun)未清除油污，齒輪(lun)表面碳(tan)黑沉積(ji)，都可能造成滲(shen)碳(tan)層深度(du)不(bu)均勻。

3.2預防措施

(1)批(pi)量(liang)生產的齒輪應(ying)盡量(liang)避免采用固(gu)體(ti)滲(shen)(shen)碳，必須進行固(gu)體(ti)滲(shen)(shen)碳時，應(ying)嚴格執(zhi)行操作工藝，裝爐(lu)量(liang)適當，催滲(shen)(shen)劑(ji)、木炭要(yao)混合均勻。滲(shen)(shen)碳箱放在爐(lu)內溫度均勻的中間位置，滲(shen)(shen)碳過程中間適當調換滲(shen)(shen)碳箱位置。

(2)氣(qi)體滲(shen)碳時(shi)(shi)，要注(zhu)意爐(lu)內氣(qi)氛充分循環，爐(lu)溫要均勻，清除齒面油污，裝爐(lu)量(liang)不宜過多，滲(shen)碳爐(lu)密封性能(neng)要好(hao)，漏氣(qi)的馬弗罐(guan)及時(shi)(shi)更換，定期檢修滲(shen)碳爐(lu)。

4 淬火后表面硬度偏低

滲碳齒(chi)輪表(biao)面硬度偏(pian)低(di)(di)將會導(dao)致齒(chi)輪耐磨(mo)性和抗疲(pi)勞性能降低(di)(di)，對(dui)齒(chi)面抗摩擦、磨(mo)損性能都有不(bu)利影響。

4.1原因分析

(1)表面脫碳，金相檢查(cha)有脫碳層，是因滲碳后正火(huo)或淬(cui)火(huo)過(guo)程中保護不力所致。

(2)冷卻速度太低，在(zai)顯微(wei)鏡下觀察，表層組織(zhi)不是馬氏(shi)體組織(zhi)而(er)是索氏(shi)體組織(zhi)。金相觀察時，針狀馬氏(shi)體耐(nai)腐蝕明顯，而(er)索氏(shi)體較暗(易腐蝕)。顯微(wei)硬度計檢(jian)測硬度差別大。

(3)齒輪滲碳溫(wen)度(du)、淬(cui)火溫(wen)度(du)偏高造成淬(cui)火后表面殘(can)余奧氏體量過(guo)多。

(4)齒輪材料(liao)淬透性差及淬火冷卻介質的冷卻能(neng)力(li)不(bu)足。

(5)淬火后回(hui)火溫(wen)度過高，保溫(wen)時間過長。

4.2預防措施

(1)對已造成齒輪表面(mian)含(han)碳量低的齒輪采取適當增碳處理。

(2)選(xuan)擇(ze)淬透性合適的材料和冷卻(que)能力適當的冷卻(que)介質，淬火冷卻(que)。

(3)預先采取措施(shi)，減少淬火后(hou)的(de)殘余(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)量。對含有過多殘余(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)滲碳(tan)(tan)齒(chi)輪，進(jin)行(xing)一次650~670℃、3h以上的(de)高溫回火，使(shi)(shi)合金碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)析出一部分，從(cong)而降低重新加熱淬火時的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)穩定性，促使(shi)(shi)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)向馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變。

(4)齒(chi)(chi)輪滲碳冷卻或重新加熱淬火(huo)時應(ying)在保護氣氛下進行(xing)，對已經發生氧(yang)化現象的齒(chi)(chi)輪應(ying)除掉氧(yang)化皮，進行(xing)表層(ceng)滲碳后再進行(xing)淬火(huo)。

(5)齒輪表層硬(ying)度(du)偏低(di)若(ruo)是(shi)回(hui)火(huo)(huo)溫度(du)過高所致，應重新(xin)淬(cui)火(huo)(huo)，選(xuan)擇合適溫度(du)進行(xing)回(hui)火(huo)(huo)。

5 齒輪心部硬度不足

滲碳齒(chi)輪心(xin)部(bu)要求具有一定的(de)硬(ying)度。硬(ying)度偏低(di)，齒(chi)輪材(cai)料的(de)屈服(fu)點降(jiang)低(di)，易產生(sheng)心(xin)部(bu)塑性(xing)變形，使齒(chi)輪表面硬(ying)化層(ceng)抗剝落性(xing)能及齒(chi)根彎(wan)曲疲(pi)勞性(xing)能降(jiang)低(di)。

5.1原因分析

(1)齒(chi)輪(lun)材(cai)(cai)料淬(cui)透性差(cha)，齒(chi)輪(lun)材(cai)(cai)質差(cha)，鋼材(cai)(cai)內部(bu)帶狀組織嚴(yan)重。

(2)齒輪滲碳后，直接淬火前預冷溫(wen)度過低(di)(di)或(huo)滲碳后重新淬火時，淬火溫(wen)度偏低(di)(di)。

(3)冷卻速度(du)不夠，金相(xiang)組(zu)織觀(guan)察(cha)，不是低碳馬(ma)氏體(ti)組(zu)織，而是索(suo)氏體(ti)組(zu)織。

(4)心部有大(da)量(liang)未溶鐵素體存(cun)在(zai)，是由于加(jia)熱溫度(du)偏低(di)或加(jia)熱時間不足造成。

5.2預防措施

(1)選用(yong)冷(leng)卻性能(neng)好的冷(leng)卻介質淬(cui)火，使心部(bu)獲取低碳馬(ma)氏體組織。

(2)選擇適當的淬火溫(wen)度和加熱時間，使心部獲得均勻的奧(ao)氏(shi)體，以便淬火后獲取馬氏(shi)體組織。

(3)選用淬(cui)透性好、材質(zhi)好的(de)鋼材作滲碳齒輪材料。

來源：熱處理技術研究中心