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1齒輪表層過(guò)度滲碳

滲碳齒輪由于處理不當過(guò)度滲碳后，表層將會(huì )出現塊狀、網(wǎng)狀碳化物，使用時(shí)齒輪塑性變形能力降低，耐沖擊性減弱，齒根部彎曲疲勞性能下降，齒尖角變脆，易于崩裂，淬火后滲碳齒輪在磨削加工時(shí)易于開(kāi)裂。

1.1原因分析

(1)齒輪在固體介質(zhì)中滲碳時(shí)，滲碳箱內碳勢過(guò)高，又不能任意調整碳勢，因此滲碳溫度越高，時(shí)間越長(cháng)，表層過(guò)共析程度就越大。特別對含有強碳化合物形成元素Cr、Mo的滲碳鋼，碳的擴散較慢，齒輪滲碳層表面碳濃度更高，達到過(guò)共析成分的滲碳層，在冷卻時(shí)，從奧氏體晶界析出滲碳體形成網(wǎng)狀分布。

(2)在氣體介質(zhì)中滲碳時(shí)，若滲碳爐內碳勢過(guò)高，強滲時(shí)間過(guò)長(cháng)，也會(huì )出現齒輪表層滲碳過(guò)度。

1.2預防措施

(1)固體滲碳時(shí)，為了防止碳勢過(guò)高造成過(guò)度滲碳，可以采用較低的滲碳溫度或使用較弱的滲碳劑。

(2)氣體滲碳時(shí)，為了防止表層過(guò)度滲碳，在滲碳后期安排擴散階段，強滲和擴散階段的時(shí)間可按熱處理工藝操作。

(3)對已經(jīng)產(chǎn)生表層過(guò)度滲碳的齒輪，應在低碳勢滲碳爐中進(jìn)行擴散處理，或在碳化物球化退火處理后再進(jìn)行淬火。

2 齒輪硬化層偏淺

滲碳齒輪表層硬度偏淺，在導致表面硬化層抗剝落性能降低的同時(shí)，也導致使用壽命的降低。

2.1原因分析

(1)滲碳過(guò)程中，滲碳時(shí)間太短，滲碳溫度偏低，滲碳層偏淺，爐內有效加熱區溫度分布不均勻，滲碳過(guò)程中強滲階段及擴散階段的碳勢控制不當，裝爐前齒輪未清除油污及裝爐量過(guò)多，所留孔隙太小等因素而造成滲碳齒輪硬化層偏淺。

(2)選擇的齒輪鋼材質(zhì)及淬透性差，淬火介質(zhì)冷卻性能不足，而造成正常滲碳淬火后硬化層偏淺。

2.2預防措施

(1)選用淬透性合適的鋼材作滲碳齒輪材料，嚴格控制齒輪鋼質(zhì)量，入廠(chǎng)前必須對鋼材進(jìn)行質(zhì)量標準檢查。

(2)嚴格控制滲碳前齒輪表面質(zhì)量、裝爐量、爐內溫度、爐內碳勢氣氛、強滲和擴散時(shí)間、滲碳后淬火溫度、冷卻介質(zhì)等。

(3)對出現滲碳不足的齒輪要進(jìn)行補滲碳。

3 滲碳層深度不均勻

齒輪表面滲碳層深度不均勻，造成不同部位性能不連續，薄弱區域首先破壞，繼而整個(gè)齒輪損壞，嚴重影響齒輪使用壽命。

3.1原因分析

(1)固體滲碳時(shí)，滲碳箱內各部分溫差較大，催滲劑不均勻造成滲碳深度出現較大差別，另外滲碳箱的大小、裝爐量、裝爐方式、升溫速度、滲碳劑的木炭導熱率太低，都會(huì )對滲碳層深度有影響。

(2)氣體滲碳時(shí)，爐內溫度不均勻，爐內氣氛循環(huán)不良，裝爐前齒輪未清除油污，齒輪表面碳黑沉積，都可能造成滲碳層深度不均勻。

3.2預防措施

(1)批量生產(chǎn)的齒輪應盡量避免采用固體滲碳，必須進(jìn)行固體滲碳時(shí)，應嚴格執行操作工藝，裝爐量適當，催滲劑、木炭要混合均勻。滲碳箱放在爐內溫度均勻的中間位置，滲碳過(guò)程中間適當調換滲碳箱位置。

(2)氣體滲碳時(shí)，要注意爐內氣氛充分循環(huán)，爐溫要均勻，清除齒面油污，裝爐量不宜過(guò)多，滲碳爐密封性能要好，漏氣的馬弗罐及時(shí)更換，定期檢修滲碳爐。

4 淬火后表面硬度偏低

滲碳齒輪表面硬度偏低將會(huì )導致齒輪耐磨性和抗疲勞性能降低，對齒面抗摩擦、磨損性能都有不利影響。

4.1原因分析

(1)表面脫碳，金相檢查有脫碳層，是因滲碳后正火或淬火過(guò)程中保護不力所致。

(2)冷卻速度太低，在顯微鏡下觀(guān)察，表層組織不是馬氏體組織而是索氏體組織。金相觀(guān)察時(shí)，針狀馬氏體耐腐蝕明顯，而索氏體較暗(易腐蝕)。顯微硬度計檢測硬度差別大。

(3)齒輪滲碳溫度、淬火溫度偏高造成淬火后表面殘余奧氏體量過(guò)多。

(4)齒輪材料淬透性差及淬火冷卻介質(zhì)的冷卻能力不足。

(5)淬火后回火溫度過(guò)高，保溫時(shí)間過(guò)長(cháng)。

4.2預防措施

(1)對已造成齒輪表面含碳量低的齒輪采取適當增碳處理。

(2)選擇淬透性合適的材料和冷卻能力適當的冷卻介質(zhì)，淬火冷卻。

(3)預先采取措施，減少淬火后的殘余奧氏體量。對含有過(guò)多殘余奧氏體的滲碳齒輪，進(jìn)行一次650~670℃、3h以上的高溫回火，使合金碳化物析出一部分，從而降低重新加熱淬火時(shí)的奧氏體穩定性，促使奧氏體向馬氏體轉變。

(4)齒輪滲碳冷卻或重新加熱淬火時(shí)應在保護氣氛下進(jìn)行，對已經(jīng)發(fā)生氧化現象的齒輪應除掉氧化皮，進(jìn)行表層滲碳后再進(jìn)行淬火。

(5)齒輪表層硬度偏低若是回火溫度過(guò)高所致，應重新淬火，選擇合適溫度進(jìn)行回火。

5 齒輪心部硬度不足

滲碳齒輪心部要求具有一定的硬度。硬度偏低，齒輪材料的屈服點(diǎn)降低，易產(chǎn)生心部塑性變形，使齒輪表面硬化層抗剝落性能及齒根彎曲疲勞性能降低。

5.1原因分析

(1)齒輪材料淬透性差，齒輪材質(zhì)差，鋼材內部帶狀組織嚴重。

(2)齒輪滲碳后，直接淬火前預冷溫度過(guò)低或滲碳后重新淬火時(shí)，淬火溫度偏低。

(3)冷卻速度不夠，金相組織觀(guān)察，不是低碳馬氏體組織，而是索氏體組織。

(4)心部有大量未溶鐵素體存在，是由于加熱溫度偏低或加熱時(shí)間不足造成。

5.2預防措施

(1)選用冷卻性能好的冷卻介質(zhì)淬火，使心部獲取低碳馬氏體組織。

(2)選擇適當的淬火溫度和加熱時(shí)間，使心部獲得均勻的奧氏體，以便淬火后獲取馬氏體組織。

(3)選用淬透性好、材質(zhì)好的鋼材作滲碳齒輪材料。

來(lái)源：熱處理技術(shù)研究中心