齿轮表面渗碳及渗碳深度
重载齿轮渗碳质量检验标准
重载齿轮渗碳质量检验标准重载齿轮渗碳质量检验标准主要关注渗碳工序后的齿轮质量，以确保其满足重载应用的要求。
以下是对该标准的详细介绍：1.渗碳层深度和有效硬化层深度：这两个指标是衡量渗碳质量的重要技术参数。
渗碳层深度指的是从齿轮表面到渗碳层与未渗碳部分交界处的距离，而有效硬化层深度则是指从齿轮表面到硬化层与心部交界处的距离。
这两个指标都需要通过金相检测等方法进行准确测量，以确保齿轮的耐磨性和承载能力。
2.表面碳含量和组织：渗碳过程中需要控制齿轮表面的碳含量，以获得理想的组织结构和性能。
表面碳含量过高或过低都会导致齿轮性能下降，因此需要通过化学分析等方法进行准确控制。
同时，组织中的碳化物形态、分布以及残留奥氏体的含量等也需要符合标准要求，以确保齿轮的强度和韧性。
3.表层硬度梯度：渗碳后齿轮的表层硬度梯度应平缓且连续，避免出现硬度突变的情况。
这可以通过硬度测试等方法进行检测，以确保齿轮在使用过程中能够承受较大的载荷和冲击。
4.变形量：渗碳过程中由于热胀冷缩等因素，齿轮可能会产生一定的变形。
因此，需要对变形量进行控制，以确保齿轮的精度和装配性能。
变形量可以通过测量齿轮的尺寸和形状等参数进行评估。
5.内部缺陷：渗碳过程中可能会产生一些内部缺陷，如裂纹、气孔等。
这些缺陷会严重影响齿轮的性能和使用寿命，因此需要通过无损检测等方法进行排查和剔除。
总之，重载齿轮渗碳质量检验标准涵盖了多个方面的指标和要求，旨在确保渗碳后的齿轮具有优异的耐磨性、承载能力、强度和韧性等性能，以满足重载应用的需求。
在实际应用中，需要根据具体的产品要求和工艺条件制定相应的检验标准，并严格执行以确保产品质量。
20CrMnTi渗碳钢和40Cr对比
20CrMnTi 与40Cr力学性能对比分析报告一：20CrMnTi是一种渗碳钢，齿轮钢，合金结构钢。
渗碳齿轮钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢，多用于轴类零件并进行渗碳或进行调质但不能进行渗氮（注意渗氮常用于中合金钢，中碳含Cr钢，淬层深一般为0.1-0.3，表面硬度700-900HV），渗碳淬火后具有良好的耐磨性和抗弯强度，有较高的低温冲击韧度。
汽车上多用其制造传动齿轮，是中淬透性渗碳钢中Cr Mn Ti 钢系列。
其淬透性较高，在保证淬透情况下，具有较高的强度和韧性，常用于要求强度和韧性均较高的轴（如齿轮轴，蜗杆等）特别是具有较高的低温冲击韧性，但是在高温和腐蚀条件下工作的轴应选用耐热钢和不锈钢1Cr18Ni9Ti,在结构形状复杂的轴常选用球墨铸铁。
20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢，它具有良好的加工切削性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好。
主要用途有：常用于齿轮，轴类，汽车三叉万向节，活塞类零配件以及汽车，飞机等各种特殊零件部位。
20CrMnTi 淬火+低温回火后，综合力学性能和低温冲击韧度良好，渗碳后具有良好的耐磨和抗弯强度，热处理工艺简单，热加工和冷加工性较好，但高温回火时有回火脆性倾向。
20CrMnTi工艺路线为：下料，锻造，正火，粗加工，(渗碳，淬火+低温回火，)或调质，精加工或磨削。
（锻造件优于同等条件下的铸件）一般渗碳层深度为0.8-1.2毫米，深度渗碳可达2毫米或更深，渗碳后表面硬度可达HRC58-63，心部硬度可达HRC30-42,渗碳可提高零件强度，耐磨性和冲击韧性，以延长零件寿命。
渗碳层深度范围工艺参数：1.热处理后不需磨制零件：0.7-1.1；1.0-1.4；1.2-1.6mm2.热处理后需磨制零件：0.6-1.0；0.8-1.2；1.0-1.4轴表面淬火处理后的淬硬层深度与性能要求，工作条件及淬硬层深度之间的关系：1.用于耐磨，载荷型不大条件下，淬硬层深度0.5-1.5；2.用于耐磨载荷较大或有冲击载荷下，淬硬层深度2.0-6.53.用于抗疲劳，周期性弯曲或扭转下，淬硬层深度3.0-12.2. 20CrMnTi特性及适用范围：是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳+淬火+低温回火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。
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]。
齿轮渗碳厚度范围
齿轮渗碳厚度范围
齿轮渗碳是一种常用的表面处理工艺，通过在齿轮表面渗入碳元素，可以显著提高齿轮的硬度和耐磨性能。
然而，齿轮渗碳的厚度范围对于不同的应用场景是有一定要求的。
齿轮渗碳的厚度范围通常在几十微米到几百微米之间。
具体的厚度要求取决于齿轮的使用环境和功能要求。
一般来说，渗碳层的厚度越大，齿轮的硬度和耐磨性能就越好。
但是过厚的渗碳层可能会导致齿轮的变形和脆性增加，从而降低齿轮的强度和韧性。
对于一般的机械传动齿轮，渗碳层的厚度一般在50微米到150微米之间。
这样的厚度范围可以有效提高齿轮的硬度，使其能够承受较大的载荷和磨损。
同时，适当的渗碳厚度还可以提高齿轮的韧性，增加其使用寿命。
对于高载荷和高速度的齿轮传动系统，渗碳层的厚度可能需要更大。
一般来说，这样的齿轮需要具有更高的硬度和耐磨性能，以保证其在高应力和高摩擦条件下的可靠工作。
因此，这类齿轮的渗碳厚度一般在150微米到300微米之间。
对于一些特殊要求的齿轮，渗碳层的厚度可能会有所不同。
比如，在一些需要更高硬度和耐磨性的齿轮上，渗碳层的厚度可以达到300微米以上。
而在一些对齿轮噪声和振动要求较高的场合，渗碳层的厚度一般会相对较小，通常在50微米到100微米之间。
齿轮渗碳的厚度范围是根据齿轮的使用环境和功能要求来确定的。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的渗碳厚度，以保证齿轮的性能和可靠性。
同时，在进行齿轮渗碳处理时，还需要注意控制渗碳的工艺参数，以确保渗碳层的均匀性和一致性，从而提高齿轮的质量和使用寿命。
渗碳齿轮制造流程
一、零件分析齿轮类零件按功能可分为运动传输齿轮和动力传动齿轮，其中动力传动齿轮常采用渗碳硬化以获得高硬度、高耐磨性的表层，而芯部仍保留塑性和良好的韧性使零件能够承受一定的冲击载荷。
与渗氮相比，渗碳硬化的优点是渗层深度范围更大、允许预留较大尺寸公差以精加工齿形，现已被广泛应用于我厂传动系统的齿轮、轴销等零件。
我厂承制的某输出齿轮属于典型的外齿+内花键短轴型零件(见图1)，材料牌号S82(低碳合金结构钢)，渐开线外齿径节18，齿数39，压力角25°，精度等级为AGMA8级(相当于GB10095规定的7级)。
内渐开线花键齿数16，径节20/40,压力角30°，ANSI标准圆角根侧配合，7级精度。
图1 零件结构示意该零件要求齿轮齿顶、齿面、齿根及齿侧渗碳硬化至700HV以上(HRC≥62)，其余表面不渗碳。
首次设计工艺方案时考虑到非渗碳表面及芯部在淬回火后硬度达到HRC42～47，而我厂加工花键的粉末冶金刀具所能应对的零件极限硬度不超过HRC42。
所以编制工艺规程时延用了传统的“镀铜-渗碳-除铜”方案——精加工齿坯后插内花键，镀铜后车去齿顶与齿侧的铜层，滚齿时预留磨齿余量，并在热处理过程中用铜层保护非渗碳面与活性碳元素隔离，流程如下图所示：图首批试制工艺方案首批产品加工完成后，在汇总检验工序计量内花键齿跳时发现合格率低于30%。
复查热处理前插齿工序的计量报告结果均合格。
分析导致超差的原因有：a)热处理后经过研中心孔、外磨两道工序，测量基准变动。
b)机械加工及热处理过程中产生的各种内应力高于材料的屈服强度，应力释放导致零件发生不可逆转的塑性变形。
通常应对以上两项影响的方法有以下几种：1) 合理分配冷加工尺寸公差，适当提高内花键加工精度,用富裕的尺寸和形状精度弥补热处理畸变。
2) 采用循环保温、冰冷处理等去应力手段,尽可能消除机械加工中产生的残余应力。
3) 热处理过程中严格控制升温速度,采用较低的渗碳和淬火加热温度,减少热处理过程中产生的热应力;在不影响渗碳质量的前提下,将齿轮的表面碳浓度和渗碳层深度控制在下限范围。
齿轮加工技术要求
齿轮参数；齿数，模数，齿形角，分度圆直径，变位系数，齿顶高，齿全高，跨测齿数，公法线长度，精度等级8-FH，偶合齿轮图号20CrMnTi技术要求；1.渗碳层深度0.7-1.1，表面硬度HRC58-64，芯部硬度HRC35-48，花键孔不允许渗碳，其表面硬度不低于HRC35；2.花键各表面的形位误差有综合量规检测；3.花键和齿轮的同轴度有工艺控制；4.齿轮表面应光洁，不得有氧化皮，裂缝，结疤，发裂和金属分层；5.去除毛刺锐边。
渐开线花键参数1.齿数Z，2.模数m3.齿形角4.齿根形式p（平齿根）r（圆齿根）5.变位系数6.齿根圆弧半径7.量棒直径8.量棒间距9.作用齿厚min10.实际齿厚max11.作用齿厚max12.实际齿厚min13，精度等级和配合类别6e14.偶合图号45钢在表面淬火区域内淬硬HRC45-50,淬硬深1.0-1.540Cr1.调质硬度HRC25-30，花键高频淬火HRC50-55弹簧1.总圈数，有效圈数2.旋向3.弹簧压并经24小时后，其永久变形不得大于弹簧自由长度的％5（检验不少于整批的2％，总数不少于5个）4.表面防锈处理35CrMo调质处理25-30，花键高频淬火HRC45-50HT200箱体1.铸件应消除内应力，硬度HB170-2412.未注铸造圆角R3-5,铸造拔模斜度2-3度3.铸件表面应光洁，彻底清除毛刺，砂型和其他杂物4.非加工表面允许有直径不大于5，深度不大于2，总数不超过10个的孔眼，两间距不小于30，孔眼边缘至铸件边缘或加工边缘不小于105.同一加工表面上，允许有直径不大于3，深度不大于1.5，总数不超过5个的清洁孔眼存在，两间距不小于30，孔眼边缘至铸件边缘或加工边缘不小于5；6.内壁非加工表面涂耐油油漆20CrMnTi轴1.花键渗碳高频淬火HRC55-60，淬硬深度0.7-1.1，余部机械性能大于等于800牛每平方毫米。
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。
小模数齿轮渗碳层深度设计
小模数齿轮渗碳层深度设计在机械传动中，齿轮是常用的一种传动装置，其功能是通过齿轮间的啮合来传递力和转动。
为了提高齿轮的使用寿命和耐磨性，在表面处理过程中通常会采用渗碳技术，将碳元素渗入齿轮表面形成一层硬度较高的渗碳层。
而设计渗碳层的深度对齿轮的使用性能起着重要的影响，下面将详细介绍小模数齿轮渗碳层深度的设计方法。
小模数齿轮的设计要考虑到渗碳层的深度、硬度和耐磨性等问题。
渗碳层的深度一般需要根据齿轮传动的工作条件来确定，主要取决于两个因素：载荷和速度。
载荷是指齿轮所受到的力大小，速度是指齿轮转动的速度。
这两个因素共同决定了齿轮的工作强度，从而影响了齿轮的渗碳层深度。
在考虑载荷和速度的基础上，还需要考虑材料的选择。
渗碳层一般采用碳钢材料，碳钢具有良好的韧性和耐磨性，适合作为渗碳层的材料。
根据渗碳层的深度设计，通常可以采用以下两种方法：方法一：传统相图法传统相图法是一种经验性设计方法，根据已有的实验数据和经验公式来确定渗碳层的深度。
该方法主要基于工程师的经验和试验结果，通过试验的手段来确定齿轮渗碳层的深度。
这种方法比较简单易行，但相对不够准确，需要进行大量的试验来验证和优化。
方法二：数值模拟法数值模拟法是一种基于计算机仿真的设计方法，通过建立数学模型和计算模拟来确定渗碳层的深度。
该方法主要基于数学和物理原理，通过计算机编程来模拟和计算齿轮渗碳层的深度。
这种方法比较准确和可靠，可以有效地减少试验的数量和时间成本。
在小模数齿轮渗碳层深度的设计过程中，可以根据具体情况选择合适的设计方法。
传统相图法适用于比较简单和常见的齿轮设计，而数值模拟法适用于复杂和特殊的齿轮设计。
根据渗碳层深度的设计结果，可以进行试验验证和优化，以确保齿轮设计的准确性和可靠性。
综上所述，小模数齿轮渗碳层深度的设计需要考虑载荷、速度和材料等因素，可以采用传统相图法和数值模拟法来确定。
在设计过程中应注意选择合适的设计方法，并进行试验验证和优化，以确保设计结果的准确性和可靠性。
齿轮加工中渗碳淬火和渗碳质量分析
齿轮加工中渗碳淬火和渗碳质量分析一、前言齿轮是我们日常生活中接触到的较多的机械产品，它的性能的好坏对产品的机械性能起着重要作用。
齿轮在渗碳淬火过程中，可能出现的问题很多，主要表现在以下几个方面：淬火后硬度不够、渗层深度不够、淬火后心部硬度过高、变形大、油淬后表面光亮度不够甚至开裂。
影响淬火质量的因素有很多，比如原材料成分、热处理工艺以及淬火后的冷却过程。
本文主要论述以上几个方面对齿轮渗碳淬火质量的影响。
二、材料成分对齿轮渗碳淬火质量的影响2.1 材料成分对心部硬度的影响20CrMnMo齿轮的主要合金元素是Cr、Mn和Mo元素。
Mo和Cr元素可以大大降低渗碳层中贝氏体形成的敏感性，Mn元素可以提高淬透性。
虽然Mn元素对提高心部淬透性来说是最经济有效的元素，但是Mn含量过多会产生如淬透性带失控等问题，淬透性越高，畸变量越大，因此要严格控制合金元素含量。
2.2 材料成分对内氧化的影响在热处理期间，在合金表面的下方形成氧化物的现象称为内氧化。
在气体渗碳中，Mn和Cr是容易与介质中的氧原子发生氧化的元素，所形成的氧化物会导致钢表层的合金元素流失，Mo元素则对内氧化的影响较小。
对于Mn元素，它的流失会导致淬透性降低，以及表层中非马氏体组织（在渗碳淬火件表面中经常出现连续或不连续的网状或块状黑色组织，此处恰好不是表层压应力最大的区域，被公认是由于内氧化而贫化合金元素导致形成屈氏体类组织，也被成为非马氏体组织）的形成；Cr元素的损失则使渗层中碳化物的形成变得困难。
只要表面转变为马氏体组织，较浅的表面氧化对疲劳特性无明显影响，而严重的氧化会因从奥氏体中消耗大量的合金元素而降低其淬透性，导致形成其它一些非马氏体组织（如屈氏体、珠光体组织），这些组织会降低表面压应力，对疲劳性能不利。
因此在渗碳过程中要注意减少和避免表面氧化，但实际生产过程中，考虑到目前普遍应用的渗碳气氛都含有氧化物，所以渗碳过程或多或少都会发生内氧化。
关于渗碳层深度的几个问题
关于渗碳层深度的几个问题
·39 ·
关于渗碳层深度的几个问题
青海齿轮厂 (810021) 陈春怀
根据尺寸链的计算公式
m
n- 1
L 0 ,max = 6 L i ,max - 6 L j ,min
i=1
j=m+1
m
n- 1
L 0 ,min = 6 L i ,min - 6 L j ,max
i=1
j=m+1
图 3 所形成的尺寸链示意图
式中 : L 0 ,max ; L 0 ,min ———封闭环最大及最小极 限尺寸 ; L i ,max ; L i ,min ———增环最大及 最 小 极 限 尺寸 ; L i ,max ; L i ,min ———减环最大及 最 小 极 限 尺寸 。 因而可列出 L 0 ,max = L 2 ,max + L 3 ,max - L 1 ,min 。
即 1. 25 + 0. 15
=
L 2 ,max +
1 2
( 119. 5 + 0. 10
-
120)
,因为是半径尺寸
,故乘以
1 2
。
L 2 ,max = 1. 60
同样地
L 0 ,min = L 2 ,min + L 3 ,min - L 1 ,max
1 . 25 - 0. 15 =
L 2 ,min +
2 如何由试棒渗层深度推知试块渗层深度
齿轮轴渗碳工艺
齿轮轴的渗碳工艺
齿轮轴的渗碳工艺是为了提高其表面硬度和耐磨性。
该工艺一般包括以下几个步骤：
1. 预处理：对齿轮轴进行清洗，去除表面的油污、锈迹等杂质，保证表面清洁。
2. 渗碳：将齿轮轴放入渗碳介质中，在一定的温度下，使碳原子渗入齿轮轴的表面层，增加表面层的含碳量。
渗碳层的深度一般为1.1-1.7mm。
3. 淬火：渗碳后，将齿轮轴放入淬火介质中，快速冷却，使渗碳层得到高硬度。
4. 回火：淬火后，将齿轮轴放入回火介质中，以消除淬火过程中产生的内应力，提高韧性和抗冲击能力。
5. 抛光：对齿轮轴表面进行抛光处理，去除表面的粗糙度，提高表面质量。
在渗碳过程中，需要注意控制温度、时间、渗碳介质等因素，以保证渗碳层的厚度、硬度、含碳量等符合要求。
同时，淬火和回火过程中需要控制温度、时间等因素，以保证齿轮轴的整体性能和表面质量。
以上内容仅供参考，建议咨询专业人士获取更准确的信息。
齿轮表面渗碳工艺
齿轮表面渗碳工艺摘要：渗碳是即指使碳原子渗入到钢表面层的过程。
也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性[1]。
渗碳原理分三个步骤①分解渗碳介质的分解产生活性碳原子。
②吸附活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加。
③扩散表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。
碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。
关键词：气体渗碳固体渗碳硬度法金相法渗碳层深一．齿轮气体渗碳热处理工艺气体渗碳，由于适合大量生产化，作业可以简化，质量管理容易算特点，目前最普遍被采用。
此法有变成气体（或称发生气体）及滴注式之两种。
气体渗碳优点是生产率高，易控制，渗碳质量好。
图示为低合金钢工件的气体渗碳工艺曲线[2]。
气体渗碳设备可采用连续式气体渗碳炉、密封箱式炉、井式气体渗碳炉等。
连续式气体渗碳炉及密封箱式炉应能在加热、保温、冷却等各个阶段所设定的温度下保持所需的时间。
连续式气体渗碳炉、密封箱式炉及井式气体渗碳炉的有效加热区内的温度应控制在预定值的±10℃以内。
有效加热区按GB9452的规定测试。
渗碳加热设备应结构合理，设有使炉内气氛均匀流动的装置，渗碳加热室应具有良好的密封性，渗碳的原料供给系统应安全可靠。
渗碳后淬火加热设备，转炉、密封箱式炉和井式气体渗碳炉等加热设备，其有效加热区内的温度应控制在预定值得的±10℃以内。
感应加热设备应符合ZB/T J17 004要求。
盐浴炉加热时，盐浴不应对齿轮有腐蚀、脱碳及其他有害影响。
淬火冷却设备应具有可以控制的加热、冷却循环系统及搅拌装置。
淬火冷却设备应装有防火排烟装置。
淬火冷却介质应具有齿轮淬火所要求的冷却能力，且不易老化，其技术要求应符合有关标准。
在生产现场应有定期分析和调整的管理制度，以确保淬火质量。
渗碳齿轮最佳有效硬化层深度
渗碳齿轮最佳有效硬化层深度
渗碳齿轮最佳有效硬化层深度
渗碳齿轮是一种重要的机械加工件，其强度和耐磨性是影响它们应用性能的重要因素。
渗碳齿轮的表面硬度受渗碳深度的影响，而渗碳深度受碳温度和渗碳时间的影响。
渗碳时间主要由机械渗碳装置的工作程序、反复循环次数和设备的制造精度等因素决定。
本文旨在探讨渗碳齿轮最佳有效硬化层深度的因素，并针对渗碳齿轮的渗碳温度、渗碳时间和反复循环次数，给出一定的指导意见。
首先，渗碳温度是影响渗碳深度的主要因素，而渗碳温度越高，渗碳层越深。
这是因为碳温度越高，碳溶解度越强，从而渗碳深度增加。
因此，如果要使渗碳齿轮的表面有效硬化层深度达到最佳，就必须把碳温度提高到一定的水平。
其次，渗碳时间也是影响渗碳深度的因素之一，而渗碳时间越长，渗碳深度越深。
渗碳时间受机械渗碳装置工作程序的影响很大，因此，为了使渗碳齿轮表面有效硬化层深度达到最佳，它的渗碳时间需要调整到恰当的水平。
在此基础上，还要考虑渗碳反复循环次数的影响，即渗碳深度和反复循环次数之间存在相互影响的关系，如果反复循环次数越多，渗碳深度就越深。
因此，为了达到最佳的有效硬化层深度，应注意适当增加渗碳反复循环次数。
总之，渗碳齿轮最佳有效硬化层深度的影响因素有渗碳温度、渗碳时间和反复循环次数，应在此基础上进行合理调节，以达到最佳的
有效硬化层深度。
20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比[1]
![20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/9ad47bc95fbfc77da269b14c.png)
2 试验结果及分析
在两炉经不同工艺处理的齿轮中 ,随机各拿出 5 个来进行硬度 ,变形量等技术参数检测结果见表 1 。
可见 ,齿轮经碳氮共渗后 ,性能及技术参数均优 于原渗碳工艺 。在碳氮共渗过程中 ,齿轮入炉温度 860 ℃,入炉后降为 550 ℃左右 ,升温 750 ℃约需 45～ 50min,750 ℃升至 860 ℃约需 40min。在升温中只通甲
61～63 40～43 018～1 8 级 合格 合格 合格 不合格
60～63 39～42 018～1 8 级 合格 合格 合格 合格
渗碳 59～62 38～40 018～1 6 级 合格 合格 合格 合格
60～62 40～42 018～1 6 级 合格 合格 合格 合格
60～62 37～40 018～1 6 级 合格 合格不合格 合格
1 试验设备 、条件及工艺
试验设备 RJJ-90-9T 井式渗碳炉 。试验材料 , 为工厂同一批实际生产的齿轮零件 。工艺流程 :下料 —锻造 —正火 —渗碳 (碳氮共渗) —淬火 —回火 —清 洗 。钢坯齿轮经正火后 ,带状组织 3 级 ,晶粒度 9 级 。 试验工艺分别见图 1 和图 2 。
图 1 20CrMnTi渗碳工艺
摘 要 :通过 20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比试验 ,寻求减少齿轮变形 ,提高生产效率的方法 。 关键词 :齿轮 ,渗碳 ,碳氮共渗 中图分类号 :TG15618 + 2 文献标识码 :A 文章编号 :1007-4414 (2000) 04-0060-01
农用车齿轮要求高硬度 ,高耐磨性 ,高冲击韧度 和疲劳强度 ,一直采用 20CrMnTi材料 ,其常规热处理 为渗碳工艺 ,但热处理过程中 ,变形控制是技术难题 , 废品率极高 。我们采用碳氮共渗工艺与原工艺进行 对比试验 ,以寻找减少变形 ,提高生产效率的途径 。
渗碳淬火齿轮有效硬化层深
工厂标准
Q/DZ
渗碳淬火齿轮有效硬化层深度
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1、定义：渗碳齿轮齿面有效硬化层深度是指终加工齿面至心部硬度
为Hv550处的厚度a，国际上用Eht表示。
2、渗碳齿轮有效硬化层最小深度a min按下式计算。
可从表1中直
接查取。
a min= log（1.2m n）+ 0.018m n
表1
有效硬化层深度的
最大值a max按表2确定
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表2
3、本规定适用于轧钢机械、连铸机械、炼焦机械、冶炼机械、装卸
机械的传动齿轮。
4、特殊工况用渗碳齿轮的有效硬化层深度，可根据接触剪应力的大
小另行确定。
6.、本表对于Mn≤8的齿轮而言，其推荐的渗碳深度是合理的，但对于Mn>8的齿轮而言，其数据缺乏合理性。
7. 对于合理的渗碳层深度各国、各公司的标准不同，而且差距还比较大。
各国及各行业推荐的渗碳层深度见表3
表3 各国及各行业推荐的渗碳层深度
注：根据JB/T 8853-2001《圆柱齿轮减速机》渗碳层的深度根据模数选择，当Mn=1.5～6时，渗碳层深度ht=(0.2～0.3)Mn;
当Mn=7～18时，渗碳层的深度ht=(0.15～0.25)Mn（小模数取大值，大模数取小值）。
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仪器在400倍以上的放大倍数下测量压痕。
测定应在各方约定的位置上，在制备好的试样表面上的两条或更多条硬化线上进行，并绘制出每一条线的硬度分布曲线
二．齿轮固体渗碳工艺
(一)渗碳剂的成份及其作用：
固体渗碳剂主要是由木炭粒和碳酸盐(BaCO3或Na2CO3等组成。
木炭粒是主渗剂，碳酸盐是催渗剂。
木炭颗粒均匀，并要求3—6mm左右的占80%，1—3mm左右占20%左右，1mm以下的不大于1%，如果是大零件渗碳，大颗粒木炭应多些，小零件，小颗粒应多些。
常用的渗碳剂成份如表1所示。
常用渗碳剂的成份
渗碳加热时，炭与其间隙中的氧作用(不完全燃烧)，生成一氧化碳。
2C+O2—→2CO 一氧化碳在渗碳条件下，是不稳定的。
活性碳原子被钢件表面吸收，并向内部扩散。
整个反反应过程可用下式示意表示：C+CO2—→2CO—→CO2+[C]单独用木炭进行渗碳，周期长，效果差，为了增加渗碳剂的活性，增加活性碳原子数量，一般加入一定数量的碳酸盐作为催渗剂。
催渗剂在高温下与木碳产生如下反应：BaCO3+C—→BaO2+CO Na2CO3 + C(木炭) —→ Na2O + 2CO 2CO —→ CO2 + [C]渗碳过程中，木炭受到了烧损，但催渗剂分解氧化物，在开箱冷却时与空气接触，如按下方程式进行还原，这使催渗剂消耗大为减少。
BaO+CO2—→BaCO3，Na2O+CO2—→Na2CO3 为了提高催渗剂再生效果，在此介绍一种有效的方法，即将高温下倒出来的渗碳剂，立刻用水喷洒(水的重量是渗碳剂重量的4—5%)。
通过这样的处理，碳酸盐可得较完全的再生，其原因是：BaO+CO2—→BaCO3这个过程随温度下降而缓慢，如果在高温下喷水，就能使BaO变成氢氧化钡，而氢氧化钡向碳酸钡转变
不受温度的限制。
其反应如下：BaO+H2O—→Ba(OH)2 Ba(OH)2+CO2—→BaCO3+H2O 喷水还可以减少木炭的烧损和促进少量甲烷发生，甲烷吸附在木炭的孔隙中，也能加速渗碳。
经过喷水处理的渗碳剂，加少量新渗碳剂便可使用。
(二)固体渗碳的操作方法：1配制渗碳剂：由于全新的渗碳剂催渗作用过于强烈，易导致零件渗碳后表层浓度过高和出现粗大或网状碳化物。
因此，一般新旧混合使用，其中新渗碳剂占20—40%，旧渗碳剂占60—80%。
回收的旧渗碳剂应筛去灰粉后，才能与新渗碳剂配合使用。
⒉渗碳零件，渗碳前的准备处理：要渗碳的零件，表面应尽可能洁净，不应有严重锈斑及油垢，以免影响渗碳正常进行，造成零件渗碳后深度不均匀和产生软点。
对于要求局部渗碳的零件，要认真进行防渗，常见的防渗方法有如下几种：①预留余量切除法②涂料法③镀铜法⒊装箱：渗碳箱一般用钢板焊成或铸铁铸成，渗碳箱不宜过大，其外形尺寸应尽可能适合工件的要求，箱子最好与炉底板架空，受热均匀。
⒋装炉与升温：零件可在低温入炉并用分段升温的方法。
但对于连续生产，这种方法不经济，故通常采用高温入炉的方法。
由于固体渗碳时零件装于密封的渗碳箱内，热量要通过箱壳及箱内渗碳剂传递到零件上，如果控制不当，容易造成炉温与零件实际温度或箱内表层和中心的温度差很大，零件渗碳深度不均匀。
因此，一般制定工艺时，均在炉温升到820—850℃范围保温一段时间，使备部分温度均匀一致后，才以缓慢的加热速度升至900—930℃的渗碳温度。
测其渗碳层深度可用金相法，即将试样经等温退火得到平衡组织，在光学显微镜下放大100倍测量，渗碳层深度相当于原始组织至表面距离。
以下是所查阅资料
1.化学工业出版社《金属热处理原理与工艺》
2.石家庄市减速机厂高荣翠刘福深孙岭青
3.闵淑辉。
钟亚茜中南林学院，湖南长沙410004
4.刘志儒1，闫牧夫2，刘成友3，张国良4，赵新5，潘巍6
（1．哈尔滨工业大学材料学院，黑龙江哈尔滨 150010； 2．哈尔滨工业大学材料学院，黑龙江哈尔滨 150010； 3．哈尔滨意锋稀土材料开发有限公司，黑龙江哈尔滨 150076； 4．哈尔滨意锋稀土材料开发有限公司，黑龙江哈尔滨 150076； 5．上海新跃仪表厂，上海 200056； 5．上海新跃仪
表厂，上海 200056）
5.黄锡恺．机械原理．人民教育出敷社， 1981．
6．李瑞彬(齐重数控装备股份有限公司,黑龙江齐齐哈尔161005)
7.余华俐1 , 1 兰州工业高等专科学校机械工程系,甘肃兰州730050 ;杨宾崇2 兰拖集团有限责任公司,甘肃兰州730050
8.齿轮气体热处理工艺及其质量控制（JB/T 7516-94）
9.金属热处理工艺学中国矿业大学材料学院 2006 6
10、王晨（西北矿冶研究院钎具厂，甘肃白银730900）。