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***检验发现，主动齿轮带状***中铁素体带处是裂纹源头，裂纹扩展并与带状***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***均匀性差，带状***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***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***严重超差造成的。由于带状***严重，相邻部位显微***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***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***≤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***≤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***性能质量，为减少和消除齿轮***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***（即原来塑性和韧性较好的退火、正火或调质状态的***)。

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***、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***由淬硬层、过渡层和原始***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***。由于高频表面淬火***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。

调整螺钉感应加热淬火断裂分析

调整螺钉是汽车传动机构的紧固调节零件，工件材料为M135钢，调整螺钉工作时，顶部球面和台肩柱面承受摩擦力，要求工件球面及柱面均匀淬火硬化。技术要求调质后硬度为229-269HBW，内孔淬火设备那个牌子好，淬火后硬化层厚度为1.0-2.5mm，表面硬度为45-55HRC，形成碗形表面硬化层分布。传统感应加热淬火处理后，为使工件球面和柱面同时淬火硬化，旺旺使螺钉头部淬火过深几乎淬透，致使在工件圆柱体与螺杆过度部位形成很高淬火应力，常造成调整螺钉出现断裂失效***。针对上述问题，试验改进工件感应加热淬火装置和感应器。采用矩形感应器和旋转淬火工艺，取得了良好的效果。调整螺钉改进后感应绝爱热淬火装置，淬火前，工件插入***套中，旋转轴旋转带动工件旋转。感应器用异形纯铜管制作，并安装导磁体。工件感应加热淬火后，球面和柱面获得一定深度的碗形淬火硬化层，心部原始***良好。检验表明，采用改进感应加热淬火装置及方法处理后，调整螺钉性能优良，同时避免了在头部圆柱体与螺杆过渡区域产生淬火应力。

由于球面上各点与感应器底面距离不同，加热时得到的能量不同。淬火加热是，调整两种电流的相对大小，可在工件端部获得均匀的硬化层。影响两种电流大小的因素有二，一是感应器的宽度，二是试件的旋转速度。感应器宽度实际是对螺钉端部加热的覆盖程度，对端部球面覆盖面越大，接受由导磁体传出的磁力线越少；工件旋转速度越快，圆柱面电动势越大，淬火硬化层越深。

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