齒輪滲碳加工常見缺陷原因分析與預(yù)防

1、齒輪表面碳化過度

滲碳齒輪由于處理不當(dāng)過度滲碳，表面會(huì)出現(xiàn)塊狀、網(wǎng)狀碳化物，使用時(shí)齒輪的塑性變形能力下降，耐沖擊性能下降，齒根彎曲疲勞性能下降，齒尖角脆，容易開裂，淬火后的滲碳齒輪在磨削加工過程中容易開裂。

1.1成因分析

1、齒輪在固體介質(zhì)中滲碳時(shí)，由于滲碳箱內(nèi)碳勢(shì)過高，無法隨意調(diào)節(jié)碳勢(shì)，因此，隨著滲碳溫度的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，表面滲碳程度逐漸增大。特別是含碳化物形成元素 Cr、 Mo的滲碳鋼，碳擴(kuò)散較慢，齒輪滲碳層的碳濃度較高，達(dá)到過共析成分的滲碳層，冷卻后由奧氏體晶界析出滲碳體形成網(wǎng)狀。

2、在氣體介質(zhì)滲碳過程中，如果滲碳爐內(nèi)碳勢(shì)過大，強(qiáng)滲時(shí)間過長(zhǎng)，也會(huì)導(dǎo)致齒輪表面滲碳過多。

1.2預(yù)防措施

1)在固體滲碳過程中，可采用較低的滲碳溫度或較弱的滲碳劑，以防止碳勢(shì)過高而造成過度滲碳。

2)在氣體滲碳過程中，為了防止表面過度滲碳，可以按照熱處理工藝在滲碳后期安排擴(kuò)散階段。

3)對(duì)于已產(chǎn)生表面過度滲碳的齒輪，應(yīng)在低碳電位滲碳爐內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散處理，或經(jīng)碳化物球化退火處理。

2齒輪硬化層偏淺

滲碳齒輪表面硬度偏淺，降低了表面硬化層的抗剝落性能，降低了齒輪的使用壽命。

2.1成因分析

1、滲碳時(shí)，滲碳時(shí)間短、滲碳溫度低、滲碳層淺、爐內(nèi)有效加熱區(qū)溫度分布不均、滲碳過程中強(qiáng)滲、擴(kuò)散階段碳勢(shì)控制不當(dāng)、裝爐前齒輪油污、裝爐量過大、孔隙太小等原因造成滲碳齒輪表面硬化層淺。

2、所選用的齒輪鋼材質(zhì)和淬透性差，淬火介質(zhì)冷卻性能差，導(dǎo)致正常滲碳淬火后硬化層較淺。

2.2防范措施

1、選用淬透性較好的鋼材作為滲碳齒輪材料，并嚴(yán)格控制齒輪鋼質(zhì)量。

2、嚴(yán)格控制滲碳前齒輪表面質(zhì)量、裝爐量、爐溫、碳勢(shì)氣氛、滲碳擴(kuò)散時(shí)間、滲碳后淬火溫度、冷卻介質(zhì)等。

3、當(dāng)齒輪滲碳不足時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)碳處理。

3滲碳層深度不均勻性

齒輪表面滲碳層深度不均勻，導(dǎo)致齒輪各部位性能不連續(xù)，首先破壞薄弱部位，進(jìn)而破壞整個(gè)齒輪，嚴(yán)重影響齒輪的使用壽命。

3.1成因分析

1、在固體滲碳過程中，滲碳箱內(nèi)各部位的溫差較大，催滲劑的不均導(dǎo)致滲碳深度差異較大，另外，滲碳箱的尺寸、裝料量、裝料方式、加熱速度、滲碳劑的導(dǎo)熱率過低等因素，都會(huì)影響滲碳層的深度。

2、在氣體滲碳過程中，爐內(nèi)溫度不均勻，爐內(nèi)氣氛循環(huán)不暢，裝爐前齒輪油污未清除，齒輪表面碳黑沉積，均可導(dǎo)致滲碳層深度不均勻。

3.2預(yù)防措施

1、批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡量避免使用固體滲碳，必須進(jìn)行固體滲碳，嚴(yán)格執(zhí)行工藝操作，裝爐量要適當(dāng)，催滲劑和木炭要均勻混合。滲碳箱置于中間溫度均勻的位置，滲碳時(shí)適當(dāng)更換滲碳箱位置。

2、氣體滲碳時(shí)應(yīng)注意爐溫均勻、爐溫均勻、清除齒面油污、裝爐量不宜過多、滲碳爐密封性能好、漏氣馬弗罐及時(shí)更換、定期檢修滲碳爐。

4淬火后表面硬度偏低

低表面硬度會(huì)降低齒輪的耐磨性、抗疲勞性能，進(jìn)而影響齒面的抗摩擦磨損性能。

4.1起因分析

1、表面的脫碳。金相檢查，由于滲碳后正火或淬火時(shí)保護(hù)不力，導(dǎo)致脫碳層。

2、冷卻速度過低，顯微鏡下觀察，表面組織為索氏體組織，而非馬氏體組織。金相觀察發(fā)現(xiàn)，針狀馬氏體具有明顯的耐蝕性，而索氏體則呈暗色（易腐蝕）。硬度計(jì)檢測(cè)硬度有很大差異。

3、齒輪的淬火溫度和淬火溫度過高會(huì)導(dǎo)致淬火后的表面殘留奧氏體量過大。

4、齒輪材料淬透性差，淬火介質(zhì)冷卻能力不足；

5、淬火后過高的回火溫度和過長(zhǎng)的保溫時(shí)間。

4.2防范措施

1、對(duì)齒輪表面碳含量低的齒輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶蓟幚怼?/span>

2、選擇具有適當(dāng)淬透性和適當(dāng)冷卻能力的冷卻介質(zhì)，進(jìn)行淬火冷卻。

3、預(yù)先采取減少淬火后殘余奧氏體量的措施。對(duì)于殘余奧氏體過多的滲碳齒輪，經(jīng)650~670℃、3小時(shí)以上高溫回火，部分碳化物析出，使奧氏體再加熱淬火后奧氏體穩(wěn)定性降低，促使奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變。

4、齒輪的滲碳或再加熱淬火應(yīng)在保護(hù)氣氛下進(jìn)行，已發(fā)生氧化現(xiàn)象的齒輪應(yīng)除去氧化皮，表面滲碳后再淬火。

5、齒輪表面硬度偏低若回火溫度過高，應(yīng)重新淬火，選擇適當(dāng)?shù)幕鼗饻囟取?/span>

5齒輪芯部硬度不足

滲碳齒輪必須有一定硬度。硬度低會(huì)降低齒輪材料屈服點(diǎn)，容易產(chǎn)生心部塑性變形，從而降低齒輪表面硬化層的抗剝落性能和齒根彎曲疲勞性能。

5.1成因分析

1、齒輪材料淬透性差、齒輪材質(zhì)差、鋼材內(nèi)部帶狀組織嚴(yán)重；

2、齒輪在滲碳后直接淬火前的預(yù)冷溫度過低，或者滲碳后再淬火，淬火溫度偏低。

3、冷卻速度不夠快，從金相組織觀察，發(fā)現(xiàn)是索氏體組織，而非低碳馬氏體組織。

4、由于加熱溫度過低或加熱時(shí)間不足，心部存在大量未溶鐵素體。

5.2預(yù)防措施

1、選擇具有良好冷卻性能的冷卻介質(zhì)進(jìn)行淬火，獲得低碳馬氏體組織；

2、選擇適當(dāng)?shù)拇慊饻囟燃凹訜釙r(shí)間，使心部得到均勻的奧氏體，以便淬火后得到馬氏體組織。

3、滲碳齒輪材料選用淬透性好、材質(zhì)優(yōu)良的鋼材。