齿轮热处理变形及预防
大型渗碳淬火齿轮热处理变形的控制
火 ， 火 油入 温度 为 ６ ℃ ， 温 回火温 度为 １０ ～ 淬 ５ 低 ７℃
１ 大 型 重 载 齿 轮 的结 构 和 热 处 理 工 艺
冷 热 工 艺
机车车辆工艺 第 ５期 ２ １ ０ ２年 １ ０月
这批 齿 轮虽 然 在 淬 火 完成 以后 公 法 线 变 形 不 是 很 大， 不过 由于端 面的扭 曲 ， 给后 续 的机加 工找正 带 来
了很 大的 困难 ， １只齿 轮 由于磨 齿 后 齿 面 仍 然存 有
在大 量氧化 皮而 报废 。
冷 热 工 艺
文 章 编 号 ：０ ７ ３ （ ０ ２） ５ ０ １ ，３ １ ０ ￣０ ４ ２ １ ０ —０ ５ ０
大 型 渗 碳 淬 火 齿 轮 热 处 理 变 形 的控 制
陈 强 ， 吴 刚 ， 聪 敏 刘
（ 南车戚 墅堰机 车 车辆工 艺研 究所 有 限公 司 ， 苏 常 州 ２ ３ １ ） 江 １０ １
８℃ ， ０ 降低 油 的粘度 ， 减慢对流 阶段 （ 点 附近 ） 并 Ｍｓ 的
冷却 速度 ， 工件变 形倾 向减 小 ， 一 步控 制齿 轮 的 使 进
变形 。
再 升至 渗碳 温 度 ９ ０Ｃ， ２ ￣ 以减 少 快 速 加 热 引起 过 大
的热应 力 ； 降 低 出炉空 冷温度 至 ８ ０ 。 再 ０％
｝ ９ ０℃ ２
周 期
ＩＩ 扩 Ｉ 。 散 中 强 渗
６ ０ １０ ８
冷
口
ｌ０ ５ ６ ０
齿轮失效常见的形式及预防措施
1.5 塑性变形齿⾯塑性变形主要出现在低速重载、频繁启动和过载的场合。
当齿⾯的⼯作应⼒超过材料的屈服极限时，齿⾯产⽣塑性流动，从⽽引起主动轮齿⾯节线处产⽣凹槽，从动轮出现凸脊。
此失效多发⽣在⾮硬⾯轮齿上，齿轮的齿形严重变形，特别是左右不对称时应更换新件。
上⾯阐述的⼏种主要轮齿失效形式，在⼀般情况下，不仅可以修复，且在不能改变齿轮材料、加⼯⼯艺的条件下通过提前预防来延迟齿轮失效不利情况的发⽣，提⾼齿轮使⽤寿命。
2、预防齿轮失效措施2.1 提⾼齿轮安装精度2.2 合理选材齿轮材料的选择，要根据强度、韧性和⼯艺性能要求，综合考虑。
结合我国实际，宜选⽤低碳合⾦渗碳钢。
对于承受重载和冲击载荷的齿轮，采⽤以Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合⾦渗碳钢为主的钢材；对于负载⽐较稳定或功率较⼩，模数较⼩的齿轮，亦可选⽤⽆Ni的Ni-Mn钢。
⽤这种钢材制造的齿轮与普通电炉钢制造的齿轮相⽐，其接触和弯曲疲劳寿命可提⾼3-5倍，齿轮极限载荷可提⾼15%-20%。
2.3 热处理通过热处理⼯艺，可以改善齿轮材质，适当提⾼硬度，消除或减轻齿⾯的局部过载，提⾼齿⾯的抗剥落能⼒。
例，对煤矿机械中的齿轮，深层渗碳淬⽕，可减⼩齿轮硬化，提⾼芯部硬度，较⼩的过渡区残余拉应⼒和充⾜的硬化层深度。
2.4 根据实际情况选择齿轮油据资料显⽰，机械故障的34.4%源于润滑不⾜，19.6%源于润滑不当，换句话说，以54%的机械故障是由于润滑问题所致。
因此，选择好的齿轮油对提⾼齿轮使⽤寿命有重要的意义。
2.5 修复为了确保齿轮的强度和硬度，决定采⽤氩弧焊合⾦焊丝堆焊修复，后⽤磨光机整形处理⽅案，这样焊后的齿轮轮齿少不经热处理达到较⾼的硬度和强度。
通过对齿轮失效形式的分析，可提⾼准确判别设备故障的能⼒，及时解除故障，提⾼经济效益。
齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施研究
齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施研究摘要：齿轮零件在前期加工期间若是遭受到热处理变形作用，将会导致其获取的精度遭受到严重的影响，一旦出现变形即使是使用校直及磨齿等先进的修形技术也难以达到恢复的效果。
尤其是齿轮在遭受到渗碳淬火之后会出现变形情况，具有较大的变形量，该种变形无法通过控制来实现，并且变形过大，也会增加磨削成本及磨削量，对齿轮制造精度会造成极大的影响，承载能力显著降低，寿命也会随之而下降。
本文着重分析齿轮渗碳淬火变形原因，并提出合理化的变形控制措施。
关键词：齿轮渗碳淬火；变形原因；控制措施前言：在制造硬齿面汽车齿轮期间，目前所使用的主流工艺是渗碳淬火，但是在使用之后不得不面对的问题便是出现变形情况，会对齿轮的加工质量造成极大的影响。
有相关的研究报告显示，之所以会导致碳淬火齿轮出现变形，与锻造质量、原材料质量、齿轮的结构设计、毛坯预备热处理有直接关系，并且以上几种因素之间彼此也会出现相互影响的情况，进而增加了上述因素的控制难度。
现如今，在汽车齿轮制造中控制变形量已经成为一项需要解决的重难点问题。
一、齿轮渗碳淬火变形原因（一）渗碳件变形原因渗碳低碳钢，经过对原始相结构进行分析可知，由少量珠光体组织及铁素体共同来构成，经过对整个体积的占比情况进行了解可知，铁素体量的占比高达80%，当加温到AC1以上温度之后，珠光体会向奥氏体进行转变。
当温度为900℃时，铁素体会向奥氏体进行转变。
当渗碳的温度为920℃-940℃时，零件表面的奥氏体区碳浓度的升高度为0.6%-1.2%，碳浓度比较高的奥氏体区碳浓度会增加至0.6%-1.2%，当奥氏体的温度冷却到600-650℃时，会向索氏体及珠光体进行转变[1]。
当低碳奥氏体处于心部区时，若是在900℃的高温下会将其转变为铁素体，当冷却到550℃时，会全部转变完成。
比容增大的过程是心部奥氏体向铁素体进行转变的过程，而通过对表层奥氏体冷却情况进行探究可知，可将热缩量增加变化的整个过程呈现出来，在冷却期间，在生成心部铁素体时，会遭受到表层高碳奥氏体区的压力影响[2]。
变速箱齿轮的热处理常见缺陷及其防止措施
变速箱齿轮的热处理常见缺陷及其防止措施变速箱齿轮是汽车传动系统中的重要组成部分，其质量和性能直接影响到汽车的驾驶稳定性和可靠性。
热处理是提高变速箱齿轮性能的关键步骤之一，然而在热处理过程中常会出现一些缺陷，影响齿轮的质量。
本文将介绍变速箱齿轮热处理常见缺陷以及相应的防止措施。
一、热处理常见缺陷1. 软化现象：在热处理过程中，如果温度过高或保温时间过长，会导致齿轮表面过度软化，从而使齿轮硬度降低。
软化现象会导致齿轮的强度和耐磨性下降，影响其使用寿命。
2. 淬火裂纹：淬火过程中，如果齿轮表面温度不均匀或冷却速度过快，会产生裂纹。
这些裂纹会降低齿轮的强度和韧性，甚至引发断裂。
3. 淬火变形：淬火过程中，由于齿轮的不均匀加热或冷却不均匀，容易导致齿轮发生变形。
变形会影响齿轮的精度和配合性能，导致传动噪声和振动增加。
4. 残余应力：热处理后，齿轮内部会产生残余应力。
过大的残余应力会引起齿轮变形和裂纹，影响齿轮的使用寿命。
二、防止措施1. 控制热处理参数：合理控制热处理温度和保温时间，避免齿轮表面软化现象的发生。
同时，要保证齿轮表面温度均匀，避免淬火裂纹的产生。
2. 优化冷却方式：选择适当的淬火介质和冷却方式，确保齿轮冷却均匀，避免淬火变形的发生。
可以采用喷水冷却或油浸冷却等方式，以提高冷却效果。
3. 适当回火处理：在淬火后进行适当的回火处理，可以降低齿轮的硬度，减少残余应力的产生。
回火温度和时间的选择要根据齿轮的具体材料和要求进行调整。
4. 采用预应力技术：通过在热处理过程中施加预应力，可以减小齿轮的残余应力，提高其承载能力和抗疲劳性能。
5. 严格控制热处理工艺：热处理工艺参数的控制非常重要，要严格按照工艺规范进行操作，避免因操作不当而引起的缺陷。
6. 定期检测和评估：对热处理后的齿轮进行定期的质量检测和性能评估，及时发现并处理问题，确保齿轮的质量和性能稳定。
总结：变速箱齿轮的热处理是确保其质量和性能的关键环节，然而在热处理过程中常会出现软化现象、淬火裂纹、淬火变形和残余应力等缺陷。
齿轮热处理变形及预防
齿轮热处理变形及预防史天振;吴思良【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2010(000)017【总页数】2页(P12-13)【作者】史天振;吴思良【作者单位】浙江双环传动机械股份有限公司技术中心,玉环,317600;浙江双环传动机械股份有限公司技术中心,玉环,317600【正文语种】中文变速箱齿轮在渗碳淬火过程中的变形问题一直是困扰和阻挠热处理生产的一大障碍，有效地控制热处理变形是降低成本和提高生产效率的有效手段。
为了控制变形，一般企业都会严格控制原材料淬透性带宽、等温正火质量、渗碳淬火冷却，以及校直等工序质量，来保证渗碳淬火后变形规律性。
本文主要探讨渗碳淬火工序及校直工序对产品变形的影响。
轴齿类的变形主要表现在两个方面：一方面是齿跳；另一方面是齿形、齿向变化。
轴类产品渗碳淬火后要进行校直才能进行齿形齿向的检测，在实际生产中齿跳检测比较麻烦、效率低，因此一般厂家均采用测量相邻近部位轴向跳动来间接反映齿跳的大小。
在实际生产中我们也发现，变形的原因各不相同，有些是真正变形，有些是因为测量基准变化或遭到破坏而造成测量误差，后者往往表现为校直后齿跳检查合格，但齿向检测不合格。
因此，在实际生产中要依据不同的情况进行分析解决和预防。
案例一：某电动工具轴在多用炉渗碳淬火后变形不规律，造成后续校直工序难度很大。
为了解决这个问题，我们更换了不同的装卡方式（见图1、图2），但实际效果不够理想。
从装卡方式变换后的测量结果看，如果造成变形的主要原因不是装卡方式，那一定就是与淬火冷却有直接关系。
为了验证这一设想，将图3所示的整炉产品从最外层到里层逐根进行跳动检测，发现最外层变形比例最高，且具有方向性；到第三层以后变形明显降低。
到底是加热影响、冷却影响还是加热和冷却双重影响？我们又进一步取小批量滚齿后产品加热到渗碳温度后保温30min拉到前室缓冷至室温，出炉后100%检测跳动，发现最大跳动量均在0.02mm以下，这说明变形不是由于加热产生。
热处理装炉方式对行星齿轮变形的影响
热处理装炉方式对行星齿轮变形的影响摘要：风电发电机组因其严苛的服役环境和高的可靠性要求，对齿轮箱寿命提出了较高的要求，齿轮、行星齿轮、高速齿轮轴等关键零部件，必须要有较高的耐磨性、接触疲劳强度、弯曲疲劳强度、冲击韧度及高的尺寸精度。
为了获得优良的综合性能，这类零件材料一般选用18CrNiMo7-6钢，热处理方式为渗碳淬火。
但是该钢作为一种高淬透性钢，在渗碳淬火过程中会产生严重的变形，行星齿轮由于壁薄，内孔变形问题尤为突出。
严重的内孔变形不仅增加了车削量，降低车削效率，而且使内孔车削加工后表面硬度下降，影响行星齿轮的承载能力和服役寿命。
关键词：行星齿轮；装炉方式；热处理变形引言改革开放40年来，我国实现了硬齿面技术从无到有的转变和发展，也促进了热处理技术装备的进步。
迈入新世纪，借力风电行业的迅猛发展，以南高齿为代表的国内齿轮制造商，以满足国际高端用户为宗旨，引领热处理及装备技术的发展，奠定了参与国际竞争的坚实基础。
尽管我国风电齿轮热处理技术有了长足的进步，然而，在自主的风电装备特别是核心零部件增速箱齿轮的研制方面，国内普遍水平与国外先进水平还存在较大的差距，如技术标准体系不够完善、核心技术指标落后、原材料质量分散性大、普遍缺乏对齿轮疲劳强度基础研究，使得产品研发和制造缺少数据支撑。
1.齿轮渗碳淬火工艺技术齿轮通常根据工件的性能要求，决定要选择的材料和要使用哪些工艺来满足这些要求。
大部分齿轮使用渗碳淬火热处理工艺的原因是，当齿轮移动时，当驱动齿轮向从动齿轮传递动力时，传递力矩会改变运动方向，通过速度比的变化来改变运动速度。
齿轮在循环冲击摩擦振动中，两个齿面相交并滑动，因此在接触中受到交变接触压力应力，齿根受到交变弯曲应力，齿轮受到额外的动力载荷。
这些服役条件决定齿轮的性能，齿侧应具有高耐磨性和高接触疲劳极限，齿根应具有高弯曲强度和充分的冲击韧性，并相应地对材料的选择提出合理的要求。
另外，必须通过适当的热处理修改技术满足相应的要求。
齿轮加工消除热处理变形的工艺
齿轮是一种常见的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中。
在齿轮加工的过程中，常常会遇到热处理变形的问题，这会影响齿轮的精度和使用寿命。
如何在齿轮加工过程中消除热处理变形成为了重要的技术课题。
一、热处理工艺1. 热处理工艺的种类热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火等。
这些工艺对齿轮的硬度、强度和耐磨性都会有不同程度的影响。
2. 热处理变形的原因在热处理过程中，齿轮会受到热膨胀和热应力的影响，从而产生变形。
特别是在淬火过程中，由于齿轮的不均匀冷却会导致变形更为严重。
二、消除热处理变形的工艺1. 预留余量在设计齿轮的尺寸时，可以适当增加一些余量，以便在热处理后进行修磨，从而达到消除变形的效果。
2. 低温回火在淬火后，将齿轮进行低温回火处理，可以有效减少热处理变形的产生。
低温回火可以消除淬火后的残余应力，使齿轮保持较好的形状精度。
3. 调整热处理工艺参数通过调整热处理工艺的温度、时间和速度等参数，可以减小热处理变形的影响。
选择合适的热处理工艺参数对消除变形至关重要。
4. 多次热处理在齿轮加工中，可以采用多次热处理的方法，即在不同阶段对齿轮进行热处理，这样可以减少每次热处理产生的变形量，使齿轮在每次热处理后都能保持尽可能好的形状。
5. 后加工在热处理后进行修磨和整形，可以消除一部分热处理变形，提高齿轮的精度和表面质量。
三、工艺控制1. 设计优化在齿轮的设计阶段，可以通过优化结构和材料选用等，减少热处理变形的产生。
合理的设计能够在一定程度上消除热处理变形。
2. 热处理设备的改进在热处理设备上进行改进，比如采用先进的淬火方式、控制工艺参数等，可以减小热处理变形的产生。
3. 质量控制加强对齿轮加工过程中的质量控制，确保每一道工序都符合要求，这也是避免热处理变形的重要手段。
消除热处理变形的工艺在齿轮加工中至关重要。
通过合理的热处理工艺和工艺控制，可以有效减少热处理变形的影响，提高齿轮的精度和使用寿命。
随着技术的发展，相信在未来会有更多的创新工艺出现，为消除热处理变形提供更多的解决方案。
齿轮热处理变形的原因及控制方法
齿轮热处理变形的原因及控制方法作者：佟艳娇王国欣来源：《环球市场》2020年第03期摘要：齒轮通常的热处理工艺为渗碳、碳氮共渗或氮化工艺。
齿轮渗碳后出现变形将对齿轮的精度和使用寿命有一定影响。
磨齿这一道工序也会出现变形，对齿轮的精度等级会有一定影响。
出现热处理变形的原因有许多，了解出现热处理变形的原因，才可以将材料的变形几率降低。
因此本文对齿轮热处理变形的变形原因进行了阐述，然后进一步介绍了齿轮热处理变形的控制方法。
关键词：齿轮;热处理;变形一、齿轮热处理变形的原因（一）齿轮材料的性质工人在对齿轮进行热处理操作的时候，会由于材料质地不同，而导致变形程度不同。
并且在热处理时如果处理的条件不同，以此造成同种材料的变形情况也会有所不同，也就是在对齿轮进行热处理时，会受到齿轮材料的影响，因此齿轮的材料会直接影响其后期的使用效果与寿命。
所以我们会对材料质量进行严格的控制，以此来保证热处理的最好效果。
（二）齿轮的设计和制造齿轮自身具备的几何形状和在进行热处理时候的自身内应力分布的情况，会对齿轮在热处理变形产生影响。
如果想最佳设计就必须对热处理之后的变形进行充分考虑，所以必须要对热处理之后的变形进行充分考虑。
工人在齿轮加工中精切前，去应力处理是可以有效减小热处理变形的关键手段，可是当前因为经济的因素往往达不到这个要求。
（三）热处理工艺规程在热处理操作的环节中，热处理工艺规程发挥着不可替代作用，他能科学合理的指导操作工艺和步骤，也只有热处理工艺规程才能够为热处理操作提供可靠的指导，让热处理过程科学合理，以此减少变形情况的发生，足见它对热处理的效果有着极为重要的影响。
可是就现在看来我们对热处理工艺规程的编制还不够科学，让其对热处理工艺造成一定的影响，从而导致热处理变形的发生。
（四）齿轮的机械加工就已知情况看现在齿轮出现热处理变形的几率与机械加工是成正比，如果是加工工艺本身有了问题，那么齿轮就一定会出现拉花出口不正或者是刀具磨损切削等情况，也就是这些情况都会让导致齿轮热处理变形的几率变大。
齿轮渗碳淬火热处理变形的分析与改进
齿轮渗碳淬火热处理变形的分析与改进在现代机械组合中齿轮是最常见、应用最多的零件之一，轮船、飞机、汽车、起重机等几乎所有的机械中都有齿轮的存在，足见其作用和用量之大。
在机械使用过程中时有齿轮失效情况的发生，主要包含轮齿疲劳折断与齿面疲劳损伤等问题。
现阶段制造生产齿轮的过程中，进行渗碳淬火热处理仍然是主流工艺，不过该方式存在一个较大的弊端，即为齿轮渗碳淬火热处理后的变形问题，该弊端大大降低了齿轮的质量。
标签：齿轮；渗碳处理；淬火处理、热处理变形；改进措施加工过程中对齿轮进行合理的热处理有利于增强其承载能力并提升其使用寿命，热处理应用较多的方式为渗碳淬火，该方法能有效提升齿轮的性能，不过该方式工序较为复杂，时常会因某些因素而导致齿轮出现变形等现象。
影响热处理变形的原因有很多，例如齿轮的结构、材料、锻造质量、预备热处理质量等等，而且这些因素还相互影响，很难控制，笔者对齿轮渗碳淬火热处理变形现象做了细致合理的分析，并针对其处理工艺等情况拟定了有效改善措施。
1 齿轮参数及热处理工艺1.1 齿轮参数本文所选齿轮材质：20CrMnTiH，具体参数为：模数=1.191mm、左旋25°、公法线=16.44（-0.05，0）mm、齿顶圆直径Φ=39.831（-0.1，0）mm、内径Φ=16（0，+0.018）mm。
该齿轮是对称中空结构，且内径、外径较大，无腹板支撑，壁厚相对薄，对其进行热处理较易发生变形。
1.2 齿轮热处理工艺该齿轮热处理工艺分别通过长度15米的渗碳淬火炉与长度8米的回火炉进行，具体工艺流程为：将齿轮放入渗碳炉中，经三小时由室温匀速升至（920±5）℃，之后恒温渗碳三小时，渗碳结束后经四十分钟匀速降温至（860±5）℃，之后恒温淬火五十分钟，其中淬火液需为80℃，之后对其进行为期2小时、温度为（160±5）℃的低温回火，原有工艺中齿轮进行渗碳时为四只齿轮分别平放。
齿轮渗碳淬火热处理变形的改进及优化研究
齿轮渗碳淬火热处理变形的改进及优化研究发布时间：2022-05-13T08:27:00.140Z 来源：《科技新时代》2022年3期作者：卢俊1 王广忠2[导读] 本文主要研究齿轮渗碳淬火热处理变形的改进及优化。
东华链条兴化有限公司江苏省泰州市 225700摘要：本文主要研究齿轮渗碳淬火热处理变形的改进及优化。
首先对齿轮结构及渗碳淬火热处理工艺分析，并分析导致齿轮渗碳淬火热处理变形的原因，重点分析总结齿轮渗碳淬火热处理工艺的改进措施，在此基础上分析工艺改进后齿轮变形情况，希望通过本文的研究能够更加全面的认识齿轮渗碳淬火热处理工艺，同时也为后期更好的对齿轮进行热处理提供参考。
关键词：齿轮；渗碳淬火；热处理变形1引言齿轮机械设计制造中最普遍的传动零件，在各种类型的机械结构中都有广泛的应用，而且承担着重要的角色。
在齿轮使用中需要承载较大的传动力，因此必须满足一定的品质要求，在加工制造齿轮的过程中，需要运用各种处理工艺提升齿轮的硬度强度等参数，其中渗碳淬火就是齿轮热处理的重要环节，齿轮经过渗碳淬火处理后其性能能够显著强化。
但是由于齿轮制造工艺复杂，热处理作业对于设备技术要求较高，在实际处理中容易出现齿轮变形问题，不利于提升齿轮的实际应用质量。
因此在现阶段加强对于渗碳淬火齿轮热处理变形问题的研究具有重要的现实意义，能够更加全面的认识齿轮结构及渗碳淬火热处理工艺以及导致变形的原因，从而制定更加合理的优化工艺提升热处理效果，更好的保障齿轮质量。
2齿轮结构及渗碳淬火热处理工艺分析2.1 齿轮结构分析本文选择的研究对象是以20CrMnTiH材质加工制作的齿轮，这种材质制作的齿轮在加工制作过程中会体现出较高的淬透性，经过渗碳淬火等热处理工艺处理后能够显著提升齿轮的性能。
该齿轮的具体参数如下：模数、左旋度、公法线、圆直径和内径分别为1.191mm、25°、16.41mm、39.831mm、16.017mm。
渗碳齿轮热处理常见缺陷及预防措施
保持热处理过程中温度和冷却速度的稳定性、加强齿轮结构 设计等。
02
预防措施
选用高质量渗碳剂
确保渗碳剂质量
选用由正规厂家生产、质量稳定的渗 碳剂，避免因渗碳剂质量问题导致热 处理缺陷。
查验成分含量
避免混用不同牌号渗碳剂
不同牌号的渗碳剂成分和性能有所差 异，避免混用以免影响热处理效果。
对渗碳剂的成分含量进行严格检验， 确保其符合工艺要求。
渗碳剂的选用和调整
选用
根据齿轮的材质和热处理需求，选择合适的渗碳剂。
调整
根据实际操作情况，对渗碳剂的成分和比例进行适当调整，以确保齿轮能够获得理想的 渗碳效果。
渗碳过程的控制
温度控制
保持渗碳炉内的温度稳定 ，以避免齿轮在渗碳过程 中出现不均匀的温度分布 。
时间控制
渗碳过程应控制在适当的 温度和时间下进行，以确 保齿轮能够充分吸收碳元 素。
淬火过程的控制
温度控制
保持淬火炉内的温度稳定，以避 免齿轮在淬火过程中出现不均匀 的温度分布。
时间控制
淬火过程应控制在适当的温度和 时间下进行，以确保齿轮能够获 得理想的硬度和耐磨性。
冷却控制
淬火后的冷却过程也需严格控制 ，以避免齿轮出现裂纹或其他淬 火缺陷。
04
渗碳齿轮热处理质量检测方法
渗碳层深度检测
预防措施
提高渗碳温度、延长渗碳时间、优化 炉内气氛等。
渗碳层碳浓度不均匀
原因
渗碳层碳浓度不均匀可能是由于渗碳过程中温度波动大、炉内气氛不稳定、渗碳剂分布不均匀等原因引起的。
预防措施
保持渗碳过程中温度稳定、优化炉内气氛、均匀分布渗碳剂等。
齿轮表面粗糙
原因
齿轮表面粗糙可能是由于渗碳后表面残渣未清理干净、热处理过程中氧化脱碳严重等原因引起的。
差速器齿圈热处理变形分析
差速器齿圈热处理变形分析摘要：从影响齿轮热处理变形的几个主要因素入手，分析其产生的原因；并通过一系列的试验来分析影响差速器齿圈热处理变形的具体因素，采取相应措施，减少热处理变形，从而提高其精度。
关键词：差速器齿圈；齿轮；变形；热处理1齿轮热处理变形的影响因素热处理变形直接影响到齿轮的精度、强度、噪声和寿命，即使在热处理后加上磨齿工序，变形仍然要降低齿轮的精度等级。
影响热处理变形的因素较多，主要的有以下几个方面1.1齿轮材料对齿轮变形的影响不同炉次冶炼的同一牌号的钢材，其淬透性曲线会在一定范围内变化。
由于原材料淬透性不同，导致了淬透性带宽的不同，渗碳淬火后的组织就会出现差异，变形也就不一样。
1.2预备热处理对齿轮变形的影响齿坯预备热处理组织的均匀性和稳定性对齿轮最终热处理变形的影响很大，因为齿轮各部分的原始组织不同，其比热就不同，在热处理过程中产生的尺寸变化也就不同。
1.3渗碳工艺对齿轮变形的影响渗碳层的均匀性、温度的均匀性、冷却介质温度的均匀性都会影响到齿轮变形。
随着渗碳温度的提高，工件的形状变形加剧，淬火温度的提高．工件变形也会剧烈。
1.4装夹方式及夹具的影响合适的装夹方式及夹具能使工件加热冷却均匀，工件各部分渗碳层均匀，以减少热应力不均，和组织应力不均，并可减小变形。
对于齿轮在热处理过程中的变形关键是掌握其变形规律。
2差速器齿圈热处理试验分析我公司在进行差速器齿圈类零件的热处理时经常会遇到齿圈端面平面度和内孔变形的稳定性较差，以及出现同批号零件不同炉次热后变形差异很大的现象。
我方着手对影响其变形的相关因素以及工装改进进行了大量的试验，试验分析主要针对以下四个方面进行：①热前毛坯的处理状态及内部组织对热处理后变形的影响②热处理过程工艺控制③零件装炉方式④材料具体数据和分析如下：2.1毛坯处理状态的试验材料：20CrMoH装料方式：同现行装料方式现行毛坯处理状态为正火处理，我们将毛坯控制状态调整为等温退火处理，试验零件数为20个，热后检查结果，本次试验并没有改观差速器齿圈的变形问题，抽检同批号零件热前显微组织状态显示：组织为等轴的片状珠光体（P）+铁素体（F），有明显的带状组织存在。
热处理变形的因素
一，导致热处理变形的因素1，碳含量及其对热处理变化量的影响高碳钢屈服强度的升高,其变形量要小于中碳钢。
对碳素钢来说,在大多数情况下,以T7A钢的变形量为最小。
当碳的质量分数大于0.7％时,多趋向于缩小;但碳的质量分数小于0.7％时,内径、外径都趋向于膨胀。
碳素钢本身屈服强度相对较低,因而带有内孔(或型腔)类的碳素钢件,变形较大,内孔(或型腔)趋于胀大。
合金钢由于强度较高,Ms点较低,残余奥氏体量较多,故淬火变形较小,并主要表现为热应力型的变形,其钢件内孔(或型腔)趋于缩小。
因此,在与中碳钢同样条件下淬火时,高碳钢和高合金钢工件往往以内孔收缩为主。
2，合金元素对热处理变形的影响合金元素对工件热处理变形的影响主要反映在对钢的Ms点和淬透性的影响上。
大多数合金元素,例如,锰、铬、硅、镍、钼、硼等，使钢的Ms点下降,残余奥氏体量增多,减小了钢淬火时的比体积变化和组织应力,因此,减小了工件的淬火变形。
合金元素显著提高钢的淬透性,从而增大了钢的体积变形和组织应力,导致工件热处理变形倾向的增大。
此外,由于合金元素提高钢的淬透性,使临界淬火冷却速度降低,实际生产中,可以采用缓和的淬火介质淬火,从而降低了热应力,减小了工件的热处理变形。
硅对Ms点的影响不大,只对试样变形起缩小作用;钨和钒对淬透性和Ms点影响也不大,对工件热处理变形影响较小。
故工业上所谓微变形钢,均含有较多量的硅、钨、钒等合金元素。
3，原始组织和应力状态对热处理变形的影响工件淬火前的原始组织,例如,碳化物的形态、大小、数量及分布,合金元素的偏析,锻造和轧制形成的纤维方向都对工件的热处理变形有一定影响。
球状珠光体比片状珠光体比体积大,强度高,所以经过预先球化处理的工件淬火变形相对要小。
对于一些高碳合金工具钢,例如,9Mn2V、CrWMn和GCr15钢的球化等级对其热处理变形开裂和淬火后变形的校正有很大影响,通常以2.5-5级球化组织为宜。
调质处理不仅使工件变形量的绝对值减小,并使工件的淬火变形更有规律,从而有利于对变形的控制。
齿轮传动的主要失效形式和防治措施
齿轮传动的主要失效形式和防治措施作者：庞永红来源：《价值工程》2014年第17期摘要：齿轮因制造误差，装配不良，润滑不良，超载，设计不佳等工作条件和应用范围各不相同的原因，造成不同的失效形式，本文对此进行一一阐述，并就怎样防治齿轮失效提出预防措施。
Abstract： Different failure modes of gear are caused by work conditions and application scopes of manufacturing errors， adverse assembly， bad lubrication， overload， poor design. This article describes this one by one， and puts forward preventive measures for how to prevent gear failure.关键词：齿轮；失效；防止措施Key words： gear；failure；preventive measures中图分类号：TH132.41 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）17-0070-020 引言齿轮传动主要依靠的就是主动轮轮齿的齿廓，推动从动轮轮齿的齿廓来实现的。
由于齿轮的轮毂、齿圈、轮辐等部位的尺寸通常都是根据经验进行结构设计来确定的，它们的承载能力一般都较为充裕，极少发生失效。
而齿轮传动的失效形式主要是指的齿轮的失效形式，而该形式是随着工作条件以及材料性能和热处理工艺的不同而变化的，在正常工作条件下，常见的失效形式有轮齿折断（疲劳折断、过载折断）和齿面损坏（点蚀、磨损、胶合、塑性变形等）。
1 轮齿折断轮齿折断有过载折断和疲劳折断两种。
前者主要是由于轮齿受短期过载或过大的冲击而产生，由脆性材料（铸铁、淬火钢）制成的齿轮，较易出现的齿轮突然过载折断；而后者则是由于齿轮承受多次重复弯矩作用，使齿轮根部产生变化的弯曲应力，随着应力循环次数的增加，弯曲应力超过材料的疲惫极限时，齿根圆角处会产生疲劳裂纹，当齿轮受拉力一侧的齿根圆角处，就会是裂纹扩展迅速，最终导致齿轮疲劳折断。
内花键齿轮热处理变形控制
１．渗碳工艺
齿轮渗碳淬火过程中，由于齿轮装炉方式不当、 渗碳温度过高以及齿轮渗碳组织中的碳化物分布不良 等原因引起的变形，在淬火过程中不但难以修复并有 增大的趋势。 因此，对带有内花键的齿轮，在传统渗碳工艺的
基础上，采取了如下改进措施：
（１）装炉方式传统的平装叠压方式，由于齿轮 接触面积较大，使炉内各工件温度的均匀性和渗碳气 氛的流动性降低。通过试验验证，将平装叠压改为悬 挂式装炉，保证了各工件温度的均匀性、渗碳气氛的 流动畅通，工件不叠加，从而使齿轮两端面渗层较均 匀，表面碳浓度一致性较好。 （２）渗碳温度热应力是由齿轮内外温度差异 造成的，温差越大，热应力也越大，齿轮变形也越严 重。因此，在选择齿轮渗碳温度时应遵循的原则是： 在保证合理的渗碳速度前提下，应尽可能采用较低的 渗碳温度。我公司该齿轮用钢选用ＳＡＥ８６２０Ｈ，渗碳温
及原始组织尤为重要。影响钢材纯净度的主要因素是 含氧量，真空脱气冶炼对净化钢材有明显的效果。我 公司钢材的冶炼方法选用电炉或转炉冶炼，并经真空 脱气处理，钢材以热轧缓冷状态交货，交货硬度以 ２００～２２０ＨＢＷ为最佳。
３．钢材的低倍组织
齿轮用钢的低倍组织中，横截面经过酸浸后， 其低倍组织试片上不能有目视可见的缩孔、气泡、裂 纹、夹杂、翻皮、白点以及残余枝晶等缺陷。具体的 酸浸低倍组织依据国标的规定：中心疏松、一般疏松 和锭型偏析三种类型的级别不应大于２级。
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内花键齿轮热处理变形控制
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火马氏体、残余奥氏体及不同的有效硬化层和硬度。 带状组织严重时，致使钢材切削性差，热变形波动 大。我公司钢材试样在正火后的带状组织规定≤２级。
齿轮热处理变形的影响因素及控制措施
0引言随着工业化进程的不断加快，人们对齿轮热处理工艺的要求也逐渐提升，由于变形在齿轮热处理过程中经常发生，影响了齿轮的精度及质量，因此相关技术人员需要深入分析影响齿轮热处理变形的具体因素，并结合变形因素在热处理工艺方面探究其控制方法，进而有效解决齿轮热处理变形的问题。
1齿轮热处理变形的主要影响因素1.1齿轮原材料经相关实验证明，齿轮原材料是影响齿轮热处理变形的主要因素之一。
一方面，在控制原材料的性能时，必须在熔炼阶段保证齿轮原材料具备一致性的特点，尤其在对称凝固环节必须严格控制齿轮原材料的成分，否则齿轮在热处理过程中极易出现椭圆变形问题；另一方面，齿轮原材料的淬透性也会导致齿轮热处理变形，针对淬透性这一影响因素的讨论主要有以下两种观点：一是应用淬透性高的原材料，其收缩性越高、重复性越明显，以此特性有效避免齿轮在热处理过程中因内孔胀大而出现变形的问题，二是应用淬透性强的原材料会导致齿轮在淬火处理后出现不圆度增加的问题。
例如国内外不同钢厂所生产的材料淬透性也不同，具体对比情况如表1、表2所示。
表1不同钢厂对材料淬透性的控制情况国外钢厂控制情况国内钢厂控制情况波动值淬透性≤0.02%≤4HRC≤0.025%4-6HRC1.2齿轮设计齿轮设计决定了齿轮的几何形状，而不同形状的齿轮在热处理过程中其内应力分布情况也不同，因此齿轮的设计与制造也是变形的影响因素。
因此设计人员在设计齿轮时必须先评估齿轮在热处理环节可能出现的变形情况，其次综合评估结论再进行设计。
经实践证明，在制造并加工齿轮时，要在精切齿轮前采取除应力处理的措施，以有效减小齿轮热处理变形的几率，但是此方法需要耗费较大的经济成本，相关技术人员仍需探索更多的控制齿轮热处理变形的措施[1]。
1.3淬火处理齿轮中的部分工件在淬火冷却的过程中极易出现变形问题，在此环节造成齿轮变形的主要原因是齿轮受热不均匀，在没有控制好加热速度时便容易造成齿轮变形。
此外，加热温度以及加热介质受热不均匀也是导致齿轮在时间达到1.32s 时（图2），汽车罐车的晃动加剧，质心发生变化很大，罐车行驶的安全性产生较大威胁，同时介质对壁面的冲击进一步加大，防波板的存在减弱了这种冲击。
渗碳钢齿轮热处理变形及预防
渗碳钢齿轮热处理变形及预防陈 振摘要 根据对影响中、小模数渗碳钢齿轮热处理变形因素的分析及生产实践,提出预防齿轮热处理变形的方法。
关键词:齿轮 热处理 变形 控制中图分类号:T G157 文献标识码:B 文章编号:1671 3133(2003)05 0059 02本文以汽车、摩托车行业常见的中、小模数渗碳钢齿轮(模数1.5~ 2.75,齿数12~40)的热处理变形及预防加以分析研究。
一、影响热处理变形的主要因素及其控制1.钢材淬透性汽车、摩托车行业齿轮用钢一般采用低碳合金钢,如20CrMo、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo等,这些材料淬透性好,热处理后可使齿轮有较好的强度和寿命,但过高的淬透性会使齿轮淬火时有较大的变形。
生产实践中,孔的收缩量可达0.08mm,齿向变化量可达0.02 mm。
中、小模数齿轮一般均能淬透,材料淬透性应控制在较小范围内,应根据产品结构和热处理生产条件通过试验确定其对淬透性的要求。
据文献[1]指出, 20CrM o钢中、小模数齿轮,钢材的淬透性能J9(距淬火端距离9mm)控制在H RC30~36范围内,能获得满意的热处理变形要求,国内生产厂家应尽量使用控制淬透性的H钢。
2.材料成分稳定性根据对国产材料成分统计分析,材料成分,特别是C和Cr的变动范围较大,从批量生产的结果来看,对热处理变形的稳定性有较大影响,应控制(缩小)原材料成分变化范围。
从德国Audi轿车变速器齿轮所用材料成分中可以发现,一是C、Cr等成份变化范围小,二是严格控制了Ni、M o、Si的含量(见表1)。
表1 Audi轿车齿轮材料材料C Si M n P S Cr Al Ni Mo4216F4220F4125F4128F0.14~0.190.17~0.220.23~0.280.25~0.300.120.120.120.121.00~1.401.00~1.150.60~0.800.60~0.80<0.035<0.035<0.035<0.0350.02~0.0350.02~0.0350.02~0.0350.02~0.0350.80~ 1.201.00~ 1.300.80~ 1.000.80~ 1.000.020~0.0550.020~0.0550.020~0.0550.020~0.0550.150.15 批量生产的某齿轮所用国产材料主要成分统计见表2。
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热加工
原名《机械工人》
浙江双环传动机械股份有限公司技术中心 （玉环 317600） 史天振 吴思良
变速箱齿轮在渗碳淬火过程中的变形问题一直是困扰和阻挠热处理生产的一大障碍，有效地控制热处理变形是降低成本和提高生产效率的有效手段。
为了控制变形，一般企业都会严格控制原材料淬透性带宽、等温正火质量、渗碳淬火冷却，以及校直等工序质量，来保证渗碳淬火后变形规律性。
本文主要探讨渗碳淬火工序及校直工序对产品变形的影响。
1. 轴齿类零件变形预防及控制
轴齿类的变形主要表现在两个方面：一方面是齿跳；另一方面是齿形、齿向变化。
轴类产品渗碳淬火后要进行校直才能进行齿形齿向的检测，在实际生产中齿跳检测比较麻烦、效率低，因此一般厂家均采用测量相邻近部位轴向跳动来间接反映齿跳的大小。
在实际生产中我们也发现，变形的原因各不相同，有些是真正变形，有些是因为测量基准变化或遭到破坏而造成测量误差，后者往往表现为校直后齿跳检查合格，但齿向检测不合格。
因此，在实际生产中要依据不同的情况进行分析解决和预防。
案例一：某电动工具轴在多用炉渗碳淬火后变形不规律，造成后续校直工序难度很大。
为了解决这个问题，我们更换了不同的装卡方式（见图1、图2），但实际效果不够理想。
图1 网格定位下支撑热后需要校直约40%
图2 卡环定位悬挂热后需要
校直约36%从装卡方式变换后的测量结果看，如果造成变形的主要原因不是装卡方式，那一定就是与淬火冷却有直接关系。
为了验证这一设想，将图3所示的整炉产品从最外层到里层逐根进行跳动检测，发现最外层变形比例
最高，且具有方向性；到第三层以后变形明显降低。
到现最大跳动量均在0.02m m以下，这说明变形不是由于加热产生。
那问题的关键就是淬火冷却过程的影响，结合该产品的装料方式和工装情况，加上前面试验结果综合分析，最大可能就是淬火台下降开始淬火时，由于工件太小、装料密集，淬火油从下向上流动受阻，大量淬火油是从侧面向料盘中央流动，这实际上就相当于外侧面的轴是“横着入油”淬火，必然在轴的两侧面因相变不同时性而造成宏观变形。
确认变形的主要原因后，在装料后四周加上挡板，保证淬火时淬火油强制由底部向上部流动，问题得到解决。
渗碳淬火后84%工件不需要校直，12%工件跳动在0.02～0.05m m，仅有4%工件跳动在0.05～0.10m m，校直后100%符合技术要求。
同时也大大地降低了校直工作量，提高了生产效率。
案例二：某变速箱输入、输出轴，工艺试验时热前、热后变形规律很好，但成品发货抽检时，齿形、齿向检测结果很差，尤其是齿向交叉。
底是加热影响、冷却影响还是加热和冷却双重影响？我们又进一步取小批量滚齿后产品加热到渗碳温度后保温30m i n拉到前室缓冷至室温，出炉后100%检测跳动，发
图3 改进前装炉方式
热加工
原名《机械工人》
为了弄清楚问题所在，将同一批次的毛坯重新加工到剃齿后，送热处理进行工艺试验验证。
按照惯例，随机取三根轴送P26（德国克林贝格仪器代号）检测齿形齿向，结果保存在仪器中；渗碳淬火、低温回火后清理抛丸，操作工手工用砂纸清理顶尖孔后校直到齿跳合格，送P26检测，并把热前、热后检测结果叠加输出到同一张报告单上，变形结果规律，齿向位置度很小。
将该小批量轴中的10根按正常生产流程流转，每道工序都专人跟踪，100%检测校直后齿跳全部合格，流到成品后100%检测齿形齿向，发现明显比同批中有热前、热后对比的要差，其中4根轴齿向有严重交叉，问题重现。
我们分析，不可能是热前没有剃好，也不太可能是渗碳淬火时没抽查到的轴就正好变形超差了，一定是中间某个工序出了问题。
经过分析认为，可能是顶尖孔渗碳淬火时变形或者研磨顶尖孔时将其破坏，虽然校直后齿跳合格，但剃齿顶尖孔和渗碳淬火后检测用顶尖孔已经不重叠，导致检测齿向交叉。
为了验证这个结论，将同炉中剩余的17根轴轻微研磨顶尖孔后校直合格，立即送P26检测，其结果全部合格，与热处理工艺试验的最终结果一致，说明问题就是出在顶尖孔的研磨上。
由于国内大部分厂家渗碳淬火后校直前研磨顶尖孔都不是采用 “双浮动顶尖研磨”技术，而是采用类似摇臂钻床结构，将上下研磨顶尖调整到同一中心线上，来保证研磨效果。
但实际上已经变形的轴原始顶尖孔中心已经发生偏转，这时如果强制研磨顶尖孔势必将其破坏，顶尖孔一旦破坏，最终检验齿向变化肯定就不合格，但齿向的实际变化量可能是在合格范围内。
通过本案例可以看出，实际渗碳淬火中保护顶尖孔少无变形是保证产品质量的很关键因素之一，尤其对于带有轴向油孔的空心轴的顶尖孔保护更为重要。
为此，我公司空心轴渗碳淬火工装全部由原来垂直挂装改为顶尖孔穿耐热钢棒4点支撑垂直立装（见图4、图5），进一步预防并减小顶尖孔的变形，取得了明显效果。
2. 圆环类齿轮变形预防及控制
圆环类齿轮在我公司主要有两大类十几个品种，一类是“变速器中主动减速齿轮”，另一类是“车桥中盆桥齿”。
这两种齿轮在渗碳淬火中的主要问题是端面翘曲变形和安装平面上多个螺纹孔的位置度变化，其中后者主要表现为内孔椭圆度超差。
案例三：主减速齿轮变形控制。
2003年，我公司开始承接的第一单主减速齿轮是外贸产品，从渗碳淬火工装到工艺都借助国内外经验报道设计了多种方案，但试制的结果不尽如人意。
我们对不同装炉方式变形规律总结分析后，还是发现了接近成功的信息，其中叠放的平面度和齿形、齿向变化规律明显好于其他装料方式，但内孔椭圆度和内圈平面度超差，造成内圈安装面磨不出，以及安装孔位置度超差。
通过分析，认为内圈翘曲和内孔椭圆主要是形状尺寸太薄，冷却时冷速太快造成相变不同时，从而引起宏观变形。
接下来用一根φ143m m耐热钢管（尺寸接近工件内孔）插到工件内孔中渗碳淬火后检查变形情况仍然不理想，同时，插入钢管在渗碳淬火后清洗很困难，工程上没有应用意义。
后采用齿轮叠放并堵上端面部分内孔以降低淬火油流入量的方法，试验获得成功，合格率达到100%。
之后，我们生产的多种变速器主减速齿轮均采用这种办法，达到了理想的效果。
但是我们也发现，在实际生产中不同的材料，其淬透性变化规律不一致，需要调整内孔中淬火油通过量来保证变形一致性。
该方法推广到我公司新开发的皮卡车盆齿渗碳后直淬工艺上也达到了理想效果，其中外圈跳动0.04mm、内圈0.06mm、内孔椭圆度<0.075mm。
3. 结语
热处理变形受多种因素影响，在工厂现有的试验条件下很难从理论上进行有效的模拟计算并加以控制，但是，我们可以通过一些工艺试验结果结合别人的成功经验加以分析利用，寻求一些相对简单的办法或措施来减小过程的变形，从而达到满足客户需求之目的。
这样既可以缩短试制周期，同时也降低了制造成本。
之后，可以将这些成功经验再寻求理论上的支持并加以升华和推广。
（
20100806）
在工艺试验和工装改进过程中，浙江双环传动三分厂王
力、袁志峰；六分厂吴思良、吕仁伟等同志提供了支持，付出了辛勤劳动，在此，对他们表示衷心感谢！
图5 改进后传动轴装料方式
图4 改进后变速箱输出轴装料方式。