齿轮淬火变形的分析和对策

7T火车后桥锥齿轮是汽车传递动力和改变速度的重要零件，工件材料为22CrMOH钢。生产中发现，齿轮热处理后部分工件出现贯穿性裂纹，另外一些齿轮发现起边超差缺陷，造成不少齿轮失效报废。

锥齿轮要求渗碳层深度为1.7-2.1mm，碳化物为1-5级，马氏体和残留奥氏体为1-5级，表面硬度为60-64HRC，芯部硬度为35-40HRC。检验发现齿轮花键根部应力集中部位是裂纹源处，裂纹沿轴向扩展贯穿轴颈本体，部分主动齿轮裂纹严重贯穿齿根与齿顶处，开裂特征明显。金相组织检验发现，主动齿轮带状组织中铁素体带处是裂纹，裂纹扩展并与带状组织平行。部分裂纹呈锯齿状形貌，同事出现严重的次生裂纹，部分裂纹呈碎裂状形貌。

分析认为，从动齿轮畸变超差失效是因工件组织均匀性差，带状组织严重引起的，工件在热处理中各个部位膨胀系数以及相变比体积变化差异大，引起较大的组织应力，造成工件畸变过大超差而失效。主动齿轮出现轴向裂纹系因带状组织严重超差造成的。由于带状组织严重，相邻部位显微组织不同，差异很大，在外力作用下，性能薄弱处和强弱带间适应力集中处，该处力学性能低而各向异性明显，并且处于高应力作用，其横向强度比纵向断裂强度明显低下，在热处理中产生的组织应力和热应力作用下，主动齿轮在应力集中薄弱区域萌生裂纹并扩展快裂。

根据以上分析，提出工艺改进措施如下：

（1）生产中从首工序严吧材料检验质量关口，要求带状组织≤3级，其他各项技术参数，性能指标合格，不允许不合格材料混入生产流程。

（2）齿轮锻件毛坯件应进行金相检验，带状组织≤3级的合格坯件可进入加工程序，防止不合格锻件进入再加工工序。

（3）建议钢厂个锻造厂采用新技术工艺，提高钢材和锻件毛坯组织性能质量，为减少和消除齿轮组织缺陷和畸变裂纹缺陷失效奠定基础。

浅析采用淬火机对齿轮进行表面淬火的工艺介绍

中频淬火机对齿轮进行表面淬火主要是通过快速加热与立即淬火冷却相结合的方法来实现的。...

淬火机对齿轮进行表面淬火主要是通过快速加热与立即淬火冷却相结合的方法来实现的，即利用快速加热使钢件表面很快地达到淬火的温度，而不等热量传至中心即迅速予以冷却，便可以只使表层被淬硬为马氏体，而中心仍为未淬火组织（即原来塑性和韧性较好的退火、正火或调质状态的组织)。

表面淬火齿轮的机械加工工艺流程一般为：备料→锻造→正火→机械粗加工→调质处理→机械半精加工→表面淬火十低温回火→磨削。该工艺流程中各热处理的目的简述如下。

(1)正火

消除锻造应力，均匀组织、细化晶粒，改善切削加工工艺性和表面加工质量。

(2)调质处理

为了提高齿轮心部的综合力学性能，以承受交变弯曲应力和冲击载荷，还可减小工件表面淬火变形。

(3)表面淬火十低温回火

它是决定齿轮表面性能的关键工序，采用淬火机进行表面淬火可提高齿轮表面的硬度和耐磨性，并使其具有残余压应力，从而提高负荷的能力；低温回火是为了消除淬火应力，防止产生磨削裂纹，提高抗冲击能力。

对调质钢而言，表面淬火十低温回火后的组织由淬硬层、过渡层和原始组织三部分组成。工件表层为隐针回火马氏体，心部为回火索氏体（调质态）或铁素体十珠光体（正火态)。

采用淬火机进行表面淬火后，工件的硬度比普通热处理要高出2～5HRC。由于表面淬火后表层形成较大的残余压应力，故表面淬火后疲劳极限可提高5--7倍，并且降低了工件的缺口敏感性。由于高频表面淬火组织细、磁化物分布均匀且细小．所以硬度高、强度大，比一般淬火件的耐磨性要高，可大幅度提高抗接触疲劳能力。

高频淬火设备特点如下：

1、体积小、重量轻、安装简单，操作十分方便。

2、、节电十分明显，双排链轮淬火设备原理，比传统高频设备节电60%、比可控硅中频节电20%。

3、，无万伏高压，对操作人员十分安全。

4、频带宽，可满足不同工件的锻前加热、热处理、钎焊等。

5、的冷却循环系统，确保设备24小时连续工作。

6、品种齐全。

高频淬火后所形成的残余压应力，对材料因缺陷多形成的应急集中有较大的缓和作用，也可以说，高片淬火可以使金属零件缺陷部位的破坏的能力得到了强化。因此，对于那些受到较强交变应力作用而产生疲劳破坏的金属零件，如齿轮轴或齿轮的齿面，残余压应力的存在是有益处的。

通过高频淬火来提高零件磨察表面的硬度是必要，同时还希望在硬度减小少的情况下，尽量减少磨檫表面淬火时产生的产于压应力。减小淬火零件表面残余压应力比较简单的作法，就是高频淬火后立即金相消除应力的回火处理。

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