齿轮渗碳加工常见缺陷的原因分析及预防措施~
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齿轮表层过度渗碳
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，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。
1.1
原因分析
（1）齿轮在固体介质中渗碳时，渗碳箱内碳势过高，又不能任意调整碳势，因此渗碳温度越高，时间越长，表层过共析程度就越大。特别对含有强碳化合物形成元素Cr、Mo的渗碳钢，碳的扩散较慢，齿轮渗碳层表面碳浓度更高，达到过共析成分的渗碳层，在冷却时，从奥氏体晶界析出渗碳体形成网状分布。
（2）在气体介质中渗碳时，若渗碳炉内碳势过高，强渗时间过长，也会出现齿轮表层渗碳过度。
1.2
预防措施
（1）固体渗碳时，为了防止碳势过高造成过度渗碳，可以采用较低的渗碳温度或使用较弱的渗碳剂。
（2）气体渗碳时，为了防止表层过度渗碳，在渗碳后期安排扩散阶段，强渗和扩散阶段的时间可按热处理工艺操作。
（3）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，或在碳化物球化退火处理后再进行淬火。
2
齿轮硬化层偏浅
渗碳齿轮表层硬度偏浅，在导致表面硬化层抗剥落性能降低的同时，也导致使用寿命的降低。
2.1
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，炉内有效加热区温度分布不均匀，渗碳过程中强渗阶段及扩散阶段的碳势控制不当，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而造成渗碳齿轮硬化层偏浅。
（2）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。
2.2
预防措施
（1）选用淬透性合适的钢材作渗碳齿轮材料，严格控制齿轮钢质量，入厂前必须对钢材进行质量标准检查。
（2）严格控制渗碳前齿轮表面质量、装炉量、炉内温度、炉内碳势气氛、强渗和扩散时间、渗碳后淬火温度、冷却介质等。
（3）对出现渗碳不足的齿轮要进行补渗碳。
3
渗碳层深度不均匀
齿轮表面渗碳层深度不均匀，造成不同部位性能不连续，薄弱区域首先破坏，继而整个齿轮损坏，严重影响齿轮使用寿命。
3.1
原因分析
（1）固体渗碳时，渗碳箱内各部分温差较大，催渗剂不均匀造成渗碳深度出现较大差别，另外渗碳箱的大小、装炉量、装炉方式、升温速度、渗碳剂的木炭导热率太低，都会对渗碳层深度有影响。
（2）气体渗碳时，炉内温度不均匀，炉内气氛循环不良，装炉前齿轮未清除油污，齿轮表面碳黑沉积，都可能造成渗碳层深度不均匀。
3.2
预防措施
（1）批量生产的齿轮应尽量避免采用固体渗碳，必须进行固体渗碳时，应严格执行操作工艺，装炉量适当，催渗剂、木炭要混合均匀。渗碳箱放在炉内温度均匀的中间位置，渗碳过程中间适当调换渗碳箱位置。
（2）气体渗碳时，要注意炉内气氛充分循环，炉温要均匀，清除齿面油污，装炉量不宜过多，渗碳炉密封性能要好，漏气的马弗罐及时更换，定期检修渗碳炉。
4
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。
4.1
原因分析
（1）表面脱碳，金相检查有脱碳层，是因渗碳后正火或淬火过程中保护不力所致。
（2）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。
（3）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。
（4）齿轮材料淬透性差及淬火冷却介质的冷却能力不足。
（5）淬火后回火温度过高，保温时间过长。
4.2
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，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，选择合适温度进行回火。
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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。
5.1
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。
（2）齿轮渗碳后，直接淬火前预冷温度过低或渗碳后重新淬火时，淬火温度偏低。
（3）冷却速度不够，金相组织观察，不是低碳马氏体组织，而是索氏体组织。
（4）心部有大量未溶铁素体存在，是由于加热温度偏低或加热时间不足造成。
5.2
预防措施
（1）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。
（2）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。
（3）选用淬透性好、材质好的钢材作渗碳齿轮材料。
来源：热处理技术研究中心