小模數(shù)直推齒輪等溫淬火工藝的改進(jìn)
發(fā)布時間：2018-04-03 16:54 來源：tommy 閱讀：
由于市場競爭越來越激烈，對于產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)格，客戶對于等溫件表面硬化層硬度梯度值非常重視。不僅要求表面硬度高，還要求硬度梯度平緩、硬度降很小，條件極其嚴(yán)苛。目前風(fēng)電直推齒輪箱輸出直推齒輪主要以小模數(shù)、中淺等溫層直推齒輪為主，例如圖1所示為某輸出直推齒輪，具體參數(shù)見表1，技術(shù)要求見表2。需要特別注意的是，其有效硬化層深要求1.4～1.7mm，距滲層表面0.1～0.7mm區(qū)域內(nèi)硬度值要求≥653HV（58HRC）。雖然這項要求可以提高疲勞強(qiáng)度、耐磨性等，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量與使用壽命，但是在熱處理生產(chǎn)過程中卻是較難達(dá)到的。
本次改進(jìn)在原工藝基礎(chǔ)上，一些關(guān)鍵參數(shù)作了改動，采用了兩種工藝方案，并與原工藝在硬度梯度值方面進(jìn)行對比，根據(jù)兩種方案下的熱處理質(zhì)量，最終驗證方案的可行性。
1.原工藝分析
原工藝見表3，由于碳勢設(shè)置較高，奧氏體化保溫時溶于奧氏體的碳較多，淬火后殘留奧氏體較多，只能通過220℃回火來消除殘留奧氏體，但同時也降低了試樣表面0.1～0.7mm處硬度。原工藝下，試樣硬度梯度曲線。
對于有效硬化層深度比較深（≥2.5mm）的產(chǎn)品，此工藝是可行的。因為深層深的產(chǎn)品，熱處理后，其表面高碳區(qū)域較大，可能在距滲層表面0.7mm處碳含量仍有0.65％甚至0.7％以上，在此情況下220℃回火，0.7mm處仍有較高的硬度，達(dá)到653HV完全不成問題。
然而輸出直推齒輪由于層深較淺，試樣表面高碳區(qū)域較小，0.5～0.7mm位置碳濃度較低，可能不足0.5％。如果在這種情況下，仍用較高溫度（220℃）回火，勢必會硬度不到653HV。由圖2中硬度梯度曲線可以驗證這一點。
總的來說，表面硬化層的硬度主要由碳濃度、淬火冷卻介質(zhì)烈度保證，其次回火溫度、殘留奧氏體含量也對其有較大的影響。現(xiàn)在由于層深淺，0.7mm處碳濃度沒法達(dá)到較高的值，只能通過較低的回火溫度來保證該區(qū)域硬度。原工藝要采用較低的回火溫度，必須解決表面較多殘留奧氏體的問題。
2.方案改進(jìn)
（1）方案一
第一種方案主要就是降低碳勢，為消除淬火后殘留奧氏體，然后180℃下回火可以使表面0.1～0.7mm處馬氏體硬度不至于降低太多同時表面不會產(chǎn)生較多殘留奧氏體而降低硬度；同時增加強(qiáng)擴(kuò)比，優(yōu)化表面碳濃度梯度，使淬火后有個較好的硬度梯度。因此，綜合之下，其表面硬度及0.1～0.7mm處硬度均能保證。
（2）方案二
第二種方案在等溫后加高回，碳化物及合金碳化物彌散析出，在淬火奧氏體化過程中不易溶于奧氏體，可以消除淬火后殘留奧氏體，而后180℃回火既可保證表面無較多殘留奧氏體，也可保證0.1～0.7mm處硬度回火后降低較少。
兩種方案淬火前奧氏體化保溫溫度由830℃降為820℃，主要為抑制淬火后產(chǎn)生過多殘留奧氏體。兩種方案具體工藝參數(shù)見表4。
4.結(jié)語
總體來說，兩種改進(jìn)方案均很好地解決了較高的滲層硬度梯度值問題，并且在其它熱處理質(zhì)量方面均達(dá)標(biāo)。
從硬度梯度曲線看，方案二要比方案一對于滲層硬度梯度值的改善更加有效，其653HV以上硬度區(qū)域約占總硬化層的56％。
