齿轮渗碳淬火变形原因及其控制
大型齿轮的深层渗碳淬火变形控制和开裂预防
大型齿轮渗碳淬火的变形控制大型齿轮经过渗碳淬火处理后，变形量很大，外径变形往往多达5~6mm，且规律复杂，难以掌握。
较大的不均匀变形使大型齿轮的一部分轮齿在磨齿时磨不出来，如图【4-1】（a）所示，还有一部分轮齿出现磨齿台阶，如图【4-1】（b）所示）。
因此，大型齿轮的不均匀变形不仅会使磨齿量增加，成本提高，而且影响齿轮制造精度，降低承载能力[1]，使用寿命也会大大下降。
本章从大型齿轮、大型齿轮轴和大型齿圈的的几何形状、原材料及冶金质量、锻造和机加工的残余应力、装料方式和热处理工艺及设备等诸多影响因素来探讨大型齿轮的变形规律，已达到减少齿轮渗碳淬火变形、提高齿轮的承载能力和使用寿命、缩短制造周期以及降低生产成本的目的。
（a）部分轮齿磨不出来（b）部分轮齿出现磨齿台阶图【4-1】渗碳淬火变形过大导致的磨量不均匀深层渗碳淬火齿轮变形的原因分析本文认为，渗碳应力和淬火应力都是导致大型零件变形的诱发因素，零件的最终热处理变形量是渗碳变形量和淬火变形量的叠加。
1、渗碳变形在渗碳加热前，低碳钢的原始相结构是由铁素体和少量珠光体组成，铁素体量约占整个体积的80%。
当加热至铁碳合金相图（如图【2-1】所示）中的AC1以上温度时，珠光体转变为奥氏体；当加热到900℃时，铁素体全部转变为奥氏体。
当加热到920~940℃渗碳时，零件表面奥氏体区碳浓度增加至0.6~1.2%。
在渗碳出炉冷却时，这部分碳浓度高的奥氏体冷至600—650℃才开始向珠光体、索氏体转变，而心部区的低碳奥氏体在900℃即开始转化为铁素体，冷至550℃左右全部转变完成。
心部奥氏体向铁素体转变是比容增大的膨胀过程，而表层奥氏体冷却转变是收缩的过程。
在整个冷却过程中，心部铁素体形成时总是受着表层高碳奥氏体区的压应力。
此外，由于大型齿轮模数大、渗碳时间较长、由自重在径向和轴向上均会产生的较大变形[2]。
2、淬火变形零件淬火时，淬火应力和不均匀相变都将导致严重的不均匀的淬火变形。
风电齿轮渗碳淬火变形分析与改善
零件号 H1 H2 H3 H4
图10 H3零件左右齿面变形
图11 炉和热处理工艺对齿轮变形的影响
渗碳装炉 平装4块蜂窝板 平装8块蜂窝板
淬火装炉 挂放无阻尼工装 挂放有阻尼工装
挂放有阻尼工装
渗碳淬火工艺 原工艺 改进工艺
改进工艺
椭圆/mm 0.18 0.14 0.14 0.15
4）将左右齿面的磨齿对中数据进行平均，如图 6所示，发现零件节圆存在明显的椭圆，椭圆趋势呈 梨状分布，椭圆量约0.18mm。
根据对H1零件磨齿对中数据的分析，暂无法判 定零件齿向变形是由端面翘曲或齿部畸变造成的。 零件的椭圆趋势呈梨状分布，虽无法确定具体位置 是否与挂装有关，但根据单点挂装的情况推测，梨 柄位置（148号齿附近）应是与工装接触的位置， 此处凸起最大；左右齿面变形量最大位置无显著规 律，但在椭圆的梨状尾部附近（即挂装下部）变形 趋势最大。
要求 实测
2.9~3.9 3.39、3.46
58~64 60.26、59.62
≥30 38
ISO 6336：5 MQ级 细针状
弥散
细针状
≤30 15
无块状铁素体 ≤0.05 无块状铁素体 0.025
4.4 优化验证 在序列号为H3和H4的零件生产时，同时采用图
8的渗碳工艺、渗碳时底部蜂窝板满铺的平放装炉方 式（见图9），在挂装淬火装炉时，在底盘上增加网 孔阻尼工装，零件渗碳淬火后，变形得到大幅度改
图8 H2零件渗碳后轴向圆跳动
图9 改善后的渗碳装炉 4.3 淬火装炉改善
综上所述，齿轮下部约1/4位置冷速较快是齿轮
热加工
63 2021年 第3期
热处理
Heat Treatment
变形的影响因素之一[6]，故对淬火的装炉形式进行 调整。
齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施_柳晓鹏
收稿日期:2009-03-01作者简介:柳晓鹏(1981—),男,山东莱阳人,主要从事舰船动力学研究.齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施柳晓鹏,雷建波(海军驻重庆舰船动力军事代表室,重庆 400000)摘要:介绍了渗碳淬火齿轮的变形规律,分析了渗碳淬火齿轮变形的原因,提出了减小和控制渗碳淬火齿轮变形的措施,主要可通过采用优化零件结构、完善机加工与热处理工序配合、优化热处理工艺等方法减小零件内部应力,改善热处理变形.关键词:齿轮;热处理;变形;控制中图分类号:F407.61文献标识码:A文章编号:1006-0707(2009)05-0058-03 热处理变形会使齿轮零件前期加工获得的精度受到严重损失,这些损失有时甚至通过复杂、先进的修形技术(磨齿、校直等)也难以恢复.对于渗碳淬火的齿轮特别是大型齿轮,其变形量很大且难以控制.较大的变形不仅使磨削量增加、成本提高,而且影响齿轮制造精度,降低承载能力,最终将使寿命大大下降[1].热处理变形主要由零件在机加工时产生的残余应力、热处理过程中产生的热应力和组织应力以及零件自重变形等共同作用产生.影响齿轮渗碳淬火变形的因素很多,包括齿轮的几何形状、原材料及冶金质量、锻造和机加工的残余应力、装料方式和热处理工艺及设备等[2].1 渗碳淬火齿轮变形规律 对大型齿轮质量和寿命影响最大的变形因素来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等.1.1 大型齿轮变形规律大型齿轮渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势,且上下不均匀呈锥形;径长比(齿轮外径/齿宽)越大,外径胀大量越大.碳浓度失控偏高时,齿轮外径呈收缩趋势.1.2 大型齿轮轴变形规律齿顶圆外径呈明显收缩趋势,但一根齿轴的齿宽方向上,中间呈缩小、两端略呈胀大趋势.1.3 齿圈变形规律大型齿圈经渗碳淬火后,其外径均胀大,齿宽大小不同时,齿宽方向呈锥形或腰鼓形胀大.2 渗碳淬火齿轮变形原因2.1 渗碳件变形的实质渗碳的低碳钢,原始相结构由铁素体和少量珠光体组成,铁素体量约占整个体积的80%.当加热至AC1以上温度时,珠光体转变为奥氏体,900℃时铁素体全部转变为奥氏体.920～940℃渗碳时,零件表面奥氏体区碳浓度增加至0.6%～1.2%,这部分碳浓度高的奥氏体冷至600～650℃才开始向珠光体、索氏体转变,而心部区的低碳奥氏体在900℃即开始分解为铁素体,冷至550℃左右全部转变完成.心部奥氏体向铁素体转变是比容增大的过程,表层奥氏体冷却是热收缩量增加的变化过程.在整个冷却过程中,心部铁素体生成时总是受到表层高碳奥氏体区的压应力.此外,大型齿轮由于模数大、渗层深,渗碳时间较长,同时由于自重影响,也会增加变形.2.2 淬火变形的原因零件淬火时,淬火应力越大,相变越不均匀;比容差越大,则淬火变形越严重.此外淬火变形还与钢的屈服强度有关,塑性变形抗力越大,其变形程度就越小.对齿轮和齿轮轴渗碳淬火冷却时各部位的冷却速度、组织及硬度状态比较分析,可以发现上中下各部位冷却速度的差别,以及表面、过渡区、心部冷却速度的差别与其组织转变的不同时性是造成齿轮变形的主要原因.因此,减小变形也可以通过提高各环节的均匀性来实现.3 减小和控制渗碳淬火齿轮变形的措施3.1 控制原材料减小变形我国高速重载齿轮行业目前普遍使用的钢种有20CrMn Mo 、20CrNi 2Mo 、17CrNi Mo 6、42CrMo 、30CrMoA 等,由于受到冶炼水平等影响,原材料质量状况不尽人意.同时由于进货渠道不同,质量也有较大波动,给变形控制带来很大难度.总体来说,原材料对变形的影响如下:1)材料淬透性是影响热处理变形的主要因素之一,淬透性带宽较小变形较小;反之则变形较大.第30卷 第5期四川兵工学报2009年5月2)钢的冶金质量.钢材经过真空脱气处理后,材料纯净度高、杂质含量少、晶粒度均匀,以氧化物为主的夹杂物大幅度减少.钢材晶粒度对变形有着明显的影响,随着晶粒度尺寸增加,变形加大.因而要严格控制晶粒度尺寸及混晶.大型齿轮通常要求晶粒度在5级以上.同时,随着钢材淬透性的增加,变形率增大.因而在齿轮选材时,只要淬透性能满足要求即可.但应尽可能控制好淬透性带,以利于变形规律的统计和摸索.此外,马氏体相变点M s对变形的影响是随着Ms点的降低,变形增大.一般C、Mn含量较高的钢材具有较低的Ms点,因而从变形的角度考虑,钢材中C、Mn含量应尽可能控制在较低的范围内.3)锻件质量.要求合理的锻造流线和锻造比,严格控制锻件利用率,加强锻后热处理控制等措施均能提高锻件质量,从而减小热处理变形.3.2 设计和机加工的预先控制3.2.1 合理的设计零件的结构、用材、技术要求对其热处理工艺性能有很大影响.处理好它们之间的关系,对减少淬火变形大有益处.1)合理的零件结构.合理结构即零件在设计时其形状应尽可能简单,分布均匀、对称,力求在零件上无盲孔、尖棱等.由于零件设计不合理,往往在淬火时应力分布不均匀,从而产生不规则变形.因此,在满足使用性能的条件下,零件设计时要尽可能兼顾热处理变形.2)选材.零件在选材时,首先应保证使用性能的要求,同时还要考虑热处理工艺性能及经济性能.既不能为降低成本采用热处理工艺性能较差的材料,又不能盲目提高成本,一般应遵循以下原则:①依据材料热处理性能选材,一般选材原则是要以较缓和的冷却方法来达到淬硬零件的目的;②将材料和热处理方法结合起来选材,在使用性能允许的情况下,可通过改变热处理方法来达到设计要求,即将选材与热处理方法有机的结合起来;③合理的力学性能要求,设计者除在材料与力学性能之间进行合理搭配外,还应考虑某些零件局部的特殊要求,以免降低热处理工艺性能,造成不必要的变形,甚至产生不合格品.3.2.2 适当的机加工机加工由于进给量、零件各部位加工余量及加工差异,可导致零件各部位应力性质不同和应力分部不均衡,致使零件在淬火时发生变形.为此应考虑:1)加工方法与变形的关系.在零件的成形加工过程中,可能会采用车、滚、镗、磨等不同的加工方法,从而使零件的各部位应力分布不均衡,淬火时产生较大变形.反过来,则可通过改变局部加工方法,使该部分残留的应力对减少变形有利,从而达到减少变形的目的.2)加工量与变形.零件各部分加工量不同或人为造成加工量的不同,均会给零件热处理后的变形造成不良影响.3)机加工工序与变形.合理地安排机加工工序,协调好机加工与热处理之间的关系,对减少淬火变形大有益处.特别是那些形状不对称或带有长槽类零件,这点尤为重要.例如在易变形的齿圈淬火前增加一道去应力工序,磨齿后再进行一次低温回火.3.2.3 变形的预补偿对大型齿圈,可针对渗碳淬火后齿顶圆涨大规律,预先车小齿顶圆;对大型齿轴的螺旋角,可采取滚齿时预补偿办法达到减小螺旋角变形的目的.3.3 热处理工艺操作与变形关系3.3.1 预先热处理采用适当的预先热处理方法,可有效减小后续热处理的变形.对齿轮和齿轮轴,由于退火周期长、成本高,目前一般采用正火回火处理,而大型齿圈则采用调质作为预先热处理.3.3.2 渗碳与淬火温度通常采用的渗碳温度为920～930℃.采用稀土催渗技术时,加入稀土元素后,在渗碳周期相当的前提下,可使渗碳温度由930℃降为860～880℃.在改善渗层组织、节能、延长设备寿命的同时,还可以明显减少渗碳件的变形.但目前催渗技术在大型齿轮深层渗碳变形控制方面还有待进一步研究.淬火温度对零件的淬火变形影响很大,淬火变形趋势一般规律如图1所示.根据此规律,可以通过调整淬火温度来达到减少变形的目的,或经热处理试验后再根据试验结果合理选择预留机加工量与淬火温度.一般情况下,淬火温度越高则零件变形越大.这是由于增加了零件截面上的温差,使热应力增加,同时由于过高的加热温度,使奥氏体晶粒长大,降低了塑性变形的抗力,从而增大了淬火变形.为此从减少变形出发,应尽量选择淬火下限温度.3.3.3 加热速度当零件内部存在较大的机加工残余应力,而零件截面差别又较大时,升温速度对变形影响更大.零件快速加热会产生较大的热应力,与零件内部残余应力和相变组织应力相互作用,如应力方向一致,产生迭加或合成的应力很容易使零件在高温状态下产生变形.3.3.4 淬火保温时间保温时间的选择除应保证零件透烧、淬火后达到要求的硬度或其它力学性能外,还要考虑它对淬火变形的影响.延长淬火保温时间,实际上也就相应提高了淬火温度.3.3.5 装炉方法零件在加热时摆放形式不合理,会因零件自重而引起变形,或因零件之间相互挤压产生变形,或因零件堆放过密造成加热及冷却不均而产生变形.因此装炉要均匀,各种齿轮轴渗碳淬火时可设计相应的工装进行压紧,以减少变形.齿轮要根据形状分别采用平放或垂直放置的方法,特别地,在某些大型齿圈热处理时,可设计专用的工装夹具对其进行装炉,从而减小变形.3.3.6 渗碳淬火设备选用良好的渗碳淬火设备是减小齿轮变形的重要手段,对大型齿轮尤为重要.大型齿轮采用井式气体渗碳炉进行渗碳淬火时,应满足控温精度±1℃,炉温均匀度±7℃,碳势均匀度±0.05%.59柳晓鹏,等:齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施3.3.7 淬火介质与设备[3]在保证零件淬火硬度的前提下,一般选用冷却较缓和的介质,同时还要控制好介质的温度.目前常用的淬火介质为普通淬火油,通过添加剂对其进行改性处理后,其冷却性能较好,能满足硬度要求.对于淬火冷却设备,要保证零件淬火时冷却均匀,避免使淬火油温有较大温差,因而要求安装加热装置和搅拌装置.热处理车间两个淬火油槽,旧油槽只有搅拌循环,新油槽既有搅拌循环,又有热交换器循环.通过对比,在保证硬度前提下,热油淬火变形要比冷油淬火变形小.淬火过程中,变形是由于内部残余应力分布不均匀造成的,应力性质与大小受多种因素影响.当单项因素或多项因素同时起作用时,淬火介质温度是重要因素.就目前使用的淬火油来讲,其温度对冷却速度并无明显影响,但对变形影响较大.所以在满足使用性能的前提下,往往采用热油淬火.图1 淬火变形的一般规律4 结束语 总之,齿轮变形是一个复杂的系统工程,是各种因素综合作用的结果.要减小齿轮的变形,其方法可归结为“均匀”二字,只要做到材料均匀、形状均匀、加热和冷却均匀,各个环节都均匀,就不会有变形问题.实际上这是不可能完全满足的,所以变形不可避免.到目前为止,大型齿轮的变形控制依然是一个长期的课题,但只要有针对性的采取措施,就可以使变形量尽可能减小.参考文献:[1] 程里,程方.大型渗碳齿轮圈热处理畸变与控制[J ].金属热处理,2005(3):88-91.[2] 陈仁悟,林建生.化学热处理原理[M ].北京:机械工业出版社,1988.[3] Altena H .Influence of Gas and Oil Quenching Parameterson changes in Shape and Dimension of Gear Wheels [J ].HTM .2001(1):1-8.(上接第57页)4 结束语 本文中结合本人的实际工作,提出了基于FPGA 的测试对象整合方法,利用电路板对应电路的模块化设计思想,对于后续的电路板调试奠定了基础.此方法亦可用于类似的工作中,对于简化电路设计,提高工作效率有一定的参考价值.参考文献:[1] 褚振勇,翁木云.FPGA 设计及应用[M ].西安:西安电子科技大学出版社,2002.[2] 宋万杰,罗丰,吴顺君.CPLD 技术及其应用[M ].西安:西安电子科技大学出版社,1999.[3] 王道宪.CPLD /FPGA 可编程逻辑器件应用与开发[M ].北京:国防工业出版社,2004.60四川兵工学报。
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
机车从动齿轮渗碳淬火变形问题的分析与预防
机车从动齿轮渗碳淬火变形问题的分析与预防摘要齿圈类机车从动齿轮，因为尺寸较大的薄板形结构，渗碳淬火后不可避免地要发生变形。
这样既影响从动齿轮的精度，也严重影响齿轮的使用性能。
本文从材料、热处理等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，并通过适当的选材以及热处理工序等相应措施，减少齿轮热处理变形，从而提高齿轮加工精度。
关键词齿轮热处理变形因素变形控制1 前言目前，在铁路跨越式发展理念的引导下，各个主机厂都以“客运高速、货运重载”为目标，应用新材料、研究新工艺、开发新产品。
牵引从动齿轮是机车驱动装置上的关键零部件，它的好坏直接影响到机车是否能够高速重载。
由于大功率机车从动齿轮因为尺寸较大，渗碳淬火后易产生变形，已经成为制约产品质量和使用性能的瓶颈，所以对机车从动齿轮渗碳淬火的研究有重要的现实意义。
2 齿轮热处理变形的影响因素2.1齿轮材料对齿轮变形的影响由于同一牌号的钢材，其淬透性曲线会在一定范围内变化，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，如果淬透性带宽过宽，必然会导致齿轮热处理变形无规律。
实验表明，钢的淬透性越高，热处理后齿轮的变形就越大。
当心部硬度高于HRC40时，变形就会明显增大。
目前，使用与从动齿轮强度相匹配的窄淬透性带宽的渗碳钢已经成为齿轮行业选材的共识。
2.2 预备热处理对齿轮变形的影响齿轮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。
齿轮经高温锻造后，由于其组织粗大不利于随后的渗碳处理，所以一般高温锻造后的齿轮需要经过正火处理，以达到细化晶粒和改善显微组织的目的。
但是，往往正火硬度过高，出现大量索氏体或魏氏体组织，它们的存在都会使内孔变形增大，所以必须引起足够的重视。
2.3 渗碳工艺对齿轮的影响2.3.1 温度的均匀性对齿轮的影响温度的均匀性是造成热处理变形的因素之一。
浅析渗碳淬火齿轮的变形与控制
分 的均匀 性不是 很好 ，淬火后 应力 不 均 ，变 形无 规 艺 ，是 减小 与 防止 零 件热 处理变形 的有效 措施 。正 律 。现 国 内 一 般 要 求 将 淬 透 性 带 宽 控 制 在 ≤ 火 的质 量要 求 ，主要 是针 对硬度 与组 织 。普通 正火 ｌ ＨＲ ｌ Ｃ，国外 高标 准要 求 为 ３ Ｃ 国 内钢材 质量 工艺 ，有些 难 以克服 的不 足 ，如带 状 组织 和混 晶组 ＨＲ 。 近年来 虽 提高很 快 ，但 在 “ 三性 ” 的控 制方 面与 国 织难 以消 除 ；受设 备炉 温 均匀性 和生 产方式 、装 护 外先进 水平 差距 还 较大 ，成 分 的波 动 范 围 也较 宽 ， 方式 、能耗 等的 限制 ，工件 的硬度 也很 难均 匀 ；对 对渗 碳淬 火变形 的控制 难度 自然更 大 ，因此提 高齿 于某些 材料 ，由于冷却 速度 难以控 制 ，正火后 还会
脆性 断裂 。
可见 优化锻 造工艺 ，对改 善材料 的组织 、减小
４ 正 火 工 艺 的 影 响 与 控 制 ．
淬 火后 不仅变 形更 大 ，而且 在使 用过 程 中容易产 生 渗碳 淬火 后变形 十分重要 。 淬透 性带 的宽 度越 窄越好 。带宽太 大 ，说 明成 正 火是 渗 碳 之 前 的 一 种 常 规 的 预 先 热 处 理 工
控 制 在 ≤ ２ ０级 。 ， ２ 零 件 设 计 的 影 响 与 控 ｛ ． 目 Ｉ
为 了减 少 变 形 ，零 件 设计 时 应尽 量避 免 尖 角 、 薄 壁 、台阶 等结 构 。对 零 件 中那 些 不 可 缺少 的孔 、
均匀性 包 括 成 分 、组 织 和 缺 陷分 布的 均 匀性 。 槽 、筋等要 素 ，则应 力求 分布 对称 与均匀 。在 截面
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]。
影响齿轮热处理变形的几个重要因素
儿、Ｊ 续｝ ｆ ｆ 施
对 于 内 孔 磨 削 过 程 监 审 中 发
或ｙ ａ ｎ ｇ ｋ ａ ｉ １ ９ ８ ０ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ
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５ ０
造 参磊
…
Ｆ Ｉ 失 效 分 析
艺 ， 产 品 采 州 串放 ，产 的 轴 向 跳 动较 好 ，渗碳 温 度 降 低 ，渗
业 。齿 轮 在 进 行 渗 碳 热 处 理 的过 程 中 ，常 遇 到 齿 轮 渗 碳淬 火 后平
产 品 结 构 示 意 ， 图２ 是 试 制 时 的 热 处 理 工 艺 ， 图３ 是 改 进 的 热 处
理 工 艺 。可 以 看 出 试 制 的 热 处 理
面扭 曲变形大 ，造成齿轮报废 ；
Ｆ ： Ｉ 失 效 分 析
影响齿轮热处理变形的几个重要因素
一 陈正 国 。郝 丰林
我 公 司 是 一 家 专 业 生 产 汽 车
及 热 处 理 项 目进 行 检 测 ；合 格 后 按照一炉 （ 或 者 一 盘 ）热 处 理 ， 检 测 变 形 ；合 格 后 连 续 生 产 几炉 （ 或 几盘 ） ，热 处 理 合 格 、变 形 合 格 ，这 样 热 处 理 工 艺 就 可 固定
碳时 Ｉ ＇ Ｈ 】 增加 ，减 少热 处理 变形 。 这样 改 进 后 的 热处 理 ： ［艺 生 产
了５ 年 多 ， 产 品 的 寿 命 周 期 就 要
于轴 向 圆跳 动 进 行 严 格 控 制 。后 来 有一 个 月 出现 的 量 较 大 ，检 查 从箱 体 拆 下 来 的 齿 轮 进 行 检 测 齿 形齿 向 ，发现 齿形 齿 向 不符 合 图
到 了 ，客 户 反 馈 变速 器有 噪 声 ，
试论20CrMnTi齿轮渗碳淬火变形的影响因素与处理技术措施
试论20CrMnTi齿轮渗碳淬火变形的影响因素与处理技术措施作者：张江学李虎来源：《城市建设理论研究》2012年第01期摘要:本文通过对齿轮渗碳淬火后的变形情况做点研究, 并找出了影响20CrMnTi齿轮渗碳淬火变形的因素, 最后提出齿轮渗碳淬火变形的处理技术措施。
关键词:汽车齿轮；热处理；变形因素；处理措施0前言对于热处理变形的产生,至今尚没有用来分析和解决实际工件热处理变形的系统而实用的方法。
因此,一方面,应加强理论研究,正确地模拟齿轮的热处理变形过程,分析各种因素的影响机理,为解决变形问题提供理论依据。
另一方面,各厂应根据自己的实际情况,有针对性地摸索出各种因素对齿轮变形的影响规律,有效地减少齿轮的热处理变形。
所选择的加工工艺哪些是影响齿轮热处理的重要指标,如何将这些指标纳入控制系统,这是一个系统工程。
我们研究的特点就是将热处理变形问题与生产的各个环节相联系,期望通过研究,建立起对生产过程系统变形控制的方法,全方位解决热处理变形问题。
1实验材料及方案本次实验使用20CrMnTi钢,化学成分如表1。
表120CrMnTi钢化学成分(质量分数%)钢号 C Si Mn Cr Ti20CrMnTi 0.20 0.18 1.0 1.1 0.08这种钢是国内使用最普遍的渗碳钢,油淬临界直径为10～30mm,经渗碳热处理后具有耐磨的表面与强韧的心部,并具有较高的低温冲击韧度。
钢在加热时过热敏感性小,渗碳速度快,过渡层均匀,渗碳后可以降温直接淬火,淬火变形小。
此钢可与20MnVB等钢互相替代。
试验设备为气体渗碳炉、回火炉、数控车床等。
2渗碳工艺的确定2.1渗碳过程渗碳是机械制造工业中应用最广泛的一种表面热处理工艺,是将钢制工件放在含碳介质中加热到高温,以增加工件表层含碳量的化学热处理工艺。
渗碳过程中包括分解、吸收和扩散三个基本过程。
2.2渗碳温度渗碳温度对渗碳过程及结果有如下几方面的影响:①影响渗碳速度,提高温度可显著加速扩散过程,加速渗碳速度,缩短渗碳时间;②影响渗碳层的碳浓度,表层含碳量并非越高越好,一般控制在0.8%～1.1%之间比较理想;③温度过高,容易引起钢的晶粒长大,降低韧性,零件翘曲变形的可能性增加;④如果采用渗碳后直接淬火工艺,渗碳温度的升高容易导致渗层中残余奥氏体量增加及渗碳温度冷到淬火温度的时间相应延长;综合考虑了以上各种影响后,多数选择900～950℃渗碳,以920～930℃用得最多(表2)。
20CrMnTi齿轮渗碳淬火
常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作者：王慧学号：20921209系部：模具技术系专业：材料成型与控制技术（热处理）题目：20CrMnTi减速机齿轮的渗碳淬火指导者：陈宁评阅者：2013年 3 月毕业设计（论文）中文摘要热处理工艺是金属材料工程的重要组成部分。
现代工业的飞速发展对机械零部件的要求愈来愈高，因此通过热处理可以改变材料的加工艺性能，充分发挥材料的潜力，提高工件的使用寿命。
为获得理想组织性能，保证零件在生产过程中的质量，稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点、要求和技术条件，正确选择材料；再根据生产规模、现场条件、热处理设备提出几种可行的热处理方案，最后确定出一种最佳方案。
20CrMnTi钢具有晶粒细、渗碳淬火性能良好、工艺性能成熟可靠且成本低廉等优点，目前生产量大致占渗碳齿轮钢的70% ，齿轮在使用过程中，担负着传递动力的任务，在冲击、交变应力等作用下以齿根断裂和齿面接触疲劳为主要失效形式，因此齿轮钢应有良好的强韧性、耐磨性以承受冲击、弯曲和接触应力；此外，还要求变形小、精度高，噪声低。
本设计便是对20CrMnTi减速机齿轮热处理工艺进行详细的说明，从选材下料到热处理工艺路线，以及最后的质量检验、可能产生的缺陷及预防措施等，都进行逐一分析，尽可能的将整个过程详尽的展现出来，从而对大家有所帮助。
关键词：20CrMnTi；减速机齿轮；渗碳淬火；缺陷毕业设计（论文）外文摘要Title: 20CrMnTi Reducer Gear Carburizing and QuenchingAbstract：Heat treatment technology of metallic materials is an important part of the project. The rapid development of modern industry of machinery parts and components of the increasingly high demand, so the heat treatment can change the material and process performance, give full play to the potential, improve the service life of the workpiece. In order to obtain the ideal organizational performance, guarantee the components in the production process quality, stability and service life, must from the characteristics of the workpiece, requirements and technical conditions, proper selection of materials; then according to the scale of production, site conditions, heat treatment equipment and puts forward several feasible heat treatment scheme, finally determine a kind of optimum scheme.20CrMnTi steel has fine grain size, good performance, carburizing and quenching process is mature and reliable performance and low cost, the current production capacity accounted for roughly70% of carburized gear steel, gear during use, charged with the transmission of dynamic task, in shock, alternating stress under the action of taking root fracture and tooth surface contact fatigue as the main the failure forms of gear steel, therefore, should have good strength and toughness, abrasion resistance to withstand impact, bending and contact stress; in addition, also called little deformation, high precision, low noise.This is designed for20CrMnTi reducer gear heat treatment process in detail, from material selection under the expected heat treatment technology route, as well as the final quality inspection, the possible defects and preventive measures and so on, are analyzed and explained, as far as possible the whole process detailed show hill, thus all of you to help.Keywords：20CrMnTi; Reducer gear;carburizing and quenching; defect目录毕业设计（论文）中文摘要 (I)毕业设计（论文）外文摘要 ................................................................... I I 目录 (IV)第一章绪论 (1)1.1 减速机齿轮的应用 (1)1.2 减速机齿轮的作用 (4)1.3 齿轮用钢的分类与生产 (5)1.4 国内外汽车齿轮发展现状 (6)1.5 减速机齿轮的性能要求 (9)1.6 加工工艺性能要求 (9)1.7 材料的选择 (10)第2章热处理工艺选择 (11)2.1 预备热处理的工序位置 (11)2.2 最终热处理的工序位置 (11)2.3 最终热处理工艺方法选择 (11)第三章热处理工艺特性对齿轮质量和寿命的影响 (12)3.1 淬透性 (12)3.2 变形开裂倾向 (12)3.3 淬硬性 (12)第四章20CrMnTi钢的基本性质 (13)4.1 钢的化学成分和力学性能 (13)4.2 含碳量及合金元素作用 (14)4.3汽车变速箱变速齿轮的热处理工艺设计 (16)4.3.1 服役条件 (16)4.3.2 失效形式 (16)4.3.3 性能要求 (17)第五章20CrMnTi变速齿轮加工工艺 (18)5.1 减速机齿轮常用的加工工艺路线 (18)5.2 各种工艺路线的分析 (18)5.2.1 等温正火 (18)5.2.2 渗碳+淬火+回火 (18)5.2.3 喷丸处理 (20)5.2.4 检验 (20)第六章热处理后的金相组织 (21)6.1 20CrMnTi等温正火后金相组织 (21)6.2 20CrMnTi经渗碳后淬火、回火处理金相组织 (21)第七章质量控制与检验方法 (23)7.1 随炉试样检验 (23)7.1.1 表面硬度 (23)7.1.2 心部硬度 (23)7.1.3 有效硬化层深度 (23)7.1.4 表层组织 (24)7.2 齿轮热处理质量检验 (25)7.2.1 外观 (25)7.2.2 齿面硬度 (25)7.2.3 有效硬化层深度 (25)7.2.4 畸变 (26)第八章热处理工艺过程中的质量检验 (27)8.1 渗碳淬火后齿轮的检验项目、内容和要求 (27)8.2 渗碳齿轮的常见缺陷及防止措施 (28)8.3 渗碳淬火后畸变原因分析及解决措施 (29)8.3.1 渗碳淬火后畸变原因分析 (29)8.3.2 减小渗碳淬火齿轮畸变的措施 (32)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)第一章绪论随着科学技术和工业生产的飞速发展，经济各个部门迫切需要各种各样质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的机械产品。
后桥从动锥齿轮渗碳淬火变形异常的原因
是 ２ ３个齿 长度上 内外 缘 同时翘 曲 ，最 异常 的 － 是压 床淬火后 放置 １ 时左右 ，翘 曲变 形量还 小 在增 大 ， 清洗 回火后 翘 曲变形继 续增 大 。 经过理
化检验 分析 、 料对 比试验 ， 出了导致 该后桥 材 找
从动 锥齿轮 端面翘 曲异 常 的原 因 ，并采 取相 应
平 面度 ≤００ ｍ 最 大不 超 过 ００ ｍ 规 定 ， ．３ ｍ（ ． ｍ） ５
分 析压床 现用 １ ５号 机 油 粘 度 为 ３ ， ７ Ｑ ３ ３ ．— ０ ３淬 火 油技 术 条 件 中 规 定 １ Ｊ４ ３ ２ ０ ７ ５号
机油 粘 度应 ≤２ （ 合油 可 放 宽到 ≤２ ） 实 际 ４混 ６，
是 引起异常 变形的主要原 因。
关键 词 ： 桥 从 动 锥齿 轮 后 端面翘 曲 原 因分 析
１ 问题 的提 出
后桥 圆锥 齿 轮是 我公 司拳 头 产 品之 一 ， 近 两年来 随汽车行业 的 高速发 展 ， 出现产 销两 如 图 １ 示 的后 桥 所
从动 锥 齿轮 ， 用 材 料 为 ２ Ｃ Ｍｎ ｉ ３ 技 术 要 采 ０ ｒ ＴＨ ， 求为 渗碳 有效硬 化层 深 度 １ ～ ．ｍ ． １ ｍ，表 面硬 ２ ６
度 ５ － ４ Ｃ， 心 部 硬 度 ３ － ５ Ｒ 端 面 平 ８ ６ ＨＲ 齿 ０ ４ Ｈ Ｃ；
舌 ２¨ ． １
面度 内 缘 ≤０２ ｒｍ、外 缘 ≤Ｏ１ｍｍ；内 孑 圆 ．ａ ０ ． ０ Ｌ 度 ≤０１ｍｍ。一 直 以来 该 齿 轮 都 是 采 用 预 氧 ． ５
然如此 。最大 可能就是 冷却不 均匀 引起 残 留内
对 未渗 碳 淬 火 的从 动锥 齿 轮 端 面平 面度
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。
特别是对于大型齿轮齿圈渗碳淬火外圆和内孔尺寸变形
齿轮/齿圈渗碳淬火后变形严重，特别是对于大型齿轮/齿圈，渗碳淬火外圆和内孔尺寸变形量一般都很大，而对于渗碳淬火后的齿轮外圆车削，一直没有合适的刀具，“华菱超硬”研制的用于强断续车削淬火钢的HLCBN刀具，对渗碳淬火齿轮外圆内孔及端面的变形进行车削修正找到了合适的断续切削加工刀具，并在CBN刀具断续切削加工领域取得世界性的突破。
齿轮齿圈渗碳淬火变形：齿轮渗碳淬火变形主要是由于工件在机加工时产生的残余应力，热处理过程中产生的热应力和组织应力以及工件自重变形等共同作用而产生的。
特别是大型齿圈和齿轮，大型齿轮齿圈由于模数大、渗层深，渗碳时间较长，并受到自重影响，也会增加渗碳淬火后的变形量。
大型齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但一根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两端略有胀大。
齿圈变形规律：大型齿圈经渗碳淬火后，其外径均胀大，齿宽大小不同时，齿宽方向呈锥形或腰鼓形。
齿轮齿圈渗碳淬火后车削加工：齿轮齿圈渗碳淬火变形可以在一定程度上加以控制和减小,但是不能够完全避免.对于渗碳淬火后的变形校正不再赘述，下面是浅谈渗碳淬火后车削加工及刀具的可行性。
渗碳淬火后车削加工外圆，内孔，端面：对于渗碳淬火齿圈齿轮的外圆和内孔变形量的修正，车削是最简单的办法，以前任何刀具包括国外CBN刀具都不能解决强断续切削淬火后齿轮外圆，华菱超硬受邀对此进行刀具研发，“间断切削加工淬硬钢一直是个难题，何况是动辄HRC60左右的淬硬钢，而且变形余量大，在高速车削淬硬钢时，如果工件有间断切削，刀具在间断切削淬硬钢时会以每分钟100次以上的冲击来完成加工，对刀具的抗冲击性能是个很大的挑战。
”中国刀协专家如是说。
华菱超硬经过长达一年之久的反复试验，推出强断续车削淬硬钢的CBN刀具牌号；并在渗碳淬火后的齿轮外圆进行车削实验。
齿轮/齿圈渗碳淬火后车削加工外圆试验大型齿轮（齿圈）渗碳淬火后变形严重，齿轮齿圈外圆变形量高达2mm，淬火后的硬度为HRC60-65，客户当时很难找到大直径磨床，而且加工余量大，磨削效率太低，最终对渗碳淬火齿轮进行外圆车削。
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。
大型齿轮渗碳淬火变形原因及其控制
大型齿轮渗碳淬火变形原因及其控制大型齿轮渗碳淬火变形原因及其控制现代机械制造及其零件加工中，大型齿轮是关键零部件，它们不仅起着传动作用，还起着支承、动平衡的作用，对机械的正常运行至关重要。
当齿轮经过渗碳淬火处理后，由于未能避免变形，有时会使齿轮运行精度降低，因而影响机械的整体性能。
如何控制大型齿轮渗碳淬火变形，成为设计和制造车间使用者关注的问题。
一般来说，大型齿轮渗碳淬火变形的原因主要有以下几点：1、齿轮原料性能不合格。
在齿轮渗碳淬火处理中，齿轮原料的强度和弹性模量影响着钢中组织析出、表面热处理结构成型等问题，直接影响渗碳淬火变形问题，如果原料特性不合格，将影响渗碳淬火变形程度。
2、齿轮渗碳淬火参数设定不当。
齿轮的渗碳淬火参数的正确设定是控制变形的关键，如果参数设定不当，将会导致齿轮变形严重。
3、齿轮加工误差。
齿轮渗碳淬火变形原因中，加工误差也是一个很重要的原因，加工误差造成的不良尺寸结果会影响热处理时的构件变形，导致变形严重。
4、渗碳淬火装置的不良质量。
渗碳淬火装置的质量有很大的影响，质量不合格的设备会导致渗碳淬火变形偏大，因此，在实际应用时，必须考虑装置的质量问题，保证渗碳淬火变形可控。
为了控制大型齿轮渗碳淬火变形，应该采取以下措施：1、对齿轮原料进行优质挑选，保证其质量达标，以确保齿轮渗碳淬火变形可控。
2、正确设定齿轮渗碳淬火参数，不断优化工艺参数，以满足精度要求。
3、将加工精度提高到一定程度，保证齿轮尺寸精度，并将影响变形的因素考虑进去。
4、购买正规的渗碳淬火设备，定期维护保养，保证设备质量达标，以此达到控制渗碳淬火变形的目的。
总之，要控制大型齿轮渗碳淬火变形，必须正确认识变形原因，采取有效措施，合理设定工艺参数，加上优质的原料以及良好的设备，才能使齿轮渗碳淬火变形可控，从而提高齿轮运行精度，保证机械的正常运行。
齿轮渗碳淬火热处理变形原因与改进技术
齿轮渗碳淬火热处理变形改进技术
4
改进结构设计：在满足功能要求的前提下，尽可能减小齿轮的结构突变，以减小淬火时温度不均导致 的变形。此外，可以在设计中考虑预留一定的加工余量，以抵消部分热处理变形
5
采用先进的热处理设备和技术：采用先进的热处理设备和工艺，如真空热处理、盐浴热处理等，可以 更精确地控制热处理过程，从而减小变形
6
进行热处理后的校直和修正：在热处理完成后，对齿轮进行校直和修正，可以有效地减小变形对齿轮 精度的影响。此方法适用于对精度要求较高的齿轮
7
加强过程监控和控制：通过加强热处理过程中的温度、速度等参数的监控和控制，确保整个热处理过 程按照预设的工艺曲线进行，从而减小变形
火过程中出现变形
齿轮的结构设计也会 影响其热处理变形。 例如，如果齿轮的厚 度和截面变化过大， 会导致淬火时温度不
均，从而产生变形
齿轮渗碳淬火热处理变形改 进技术
齿轮渗碳淬火热处理变形改进技术
针对以上问题，可以采取以下措施来改进齿轮渗碳淬火热处理变形 优化材料选择Байду номын сангаас选择成分均匀、质量优良的材料，以确保在热处理过程中变形稳定
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要源于以下几个方面
齿轮渗碳淬火热处理变形原因
材料因素
热处理工艺
淬火介质
结构设计
材料的质量和成分会 对热处理过程产生影 响。如果材料中含有 杂质或合金元素不均 匀，会导致淬火时变
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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万方数据
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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。
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齿轮及齿圈渗碳淬火变形原因及其控制的措施
1 引言
齿轮渗碳淬火的变形直接关系到齿轮质量指标。
对于渗碳淬火的齿轮，特别是大型齿轮，其变形量很大，且难以控制。
较大的变形不仅会使磨齿加工的磨量增加，成本提高，而且影响齿轮制造精度，降低承载能力，最终寿命也会大大下降。
齿轮渗碳淬火热处理变形主要是由于工件在机加工时产生的残余应力，热处理过程中产生的热应力和组织应力以及工件自重变形等共同作用而产生的。
影响齿轮渗碳淬火变形的因素很多，包括齿轮的几何形状、原材料及冶金质量、锻造和机加工的残余应力、装料方式和热处理工艺及设备等诸方面。
掌握变形规律，减少齿轮渗碳淬火变形，能够提高齿轮的承载能力和使用寿命，对缩短制造周期，降低生产成本也都具有重要意义。
2 齿轮渗碳淬火变形规律
对齿轮质量和寿命影响最大的变形来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等。
一般说来，变形趋势如下： 2.1 齿轮变形规律：齿轮渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势，且上下不均匀呈锥形；径长比越大，外径胀大量越大。
碳浓度失控偏高时，齿轮外径呈收缩趋势。
2.2 齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但一根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两端略有胀大。
2.3 齿圈变形规律：大型齿圈经渗碳淬火后，其外径均胀大，齿宽大小不同时，齿宽方向呈锥形或腰鼓形。
3 渗碳淬火变形原因
3.1 渗碳件变形的实质
渗碳的低碳钢，原始相结构是由铁素体和少量珠光体组成，铁素体量约占整个体积的80%。
当加热至AC1以上温度时，珠光体转变为奥氏体，900℃铁素体全部转变为奥氏体。
910—930℃渗碳时，零件表面奥氏体区碳浓度增加至0.75—1.2%，这部分碳浓度高的奥氏体冷至Ar1以下才开始向珠光体、索氏体转变，而心部区的低碳奥氏体在900℃即开始分解为铁素体，冷至550℃左右全部转变完成。
心部奥氏体向铁素体转变是比容增大的过程，表层奥氏体冷却时是热收缩量增加的变化过程。
在整个冷却过程中，心部铁素体生成时总是受着表层高碳奥氏体区的压应力。
此外，齿轮由于模数大、渗层深，渗碳时间较长，由于自重影响，也会增加变形。
3.2 齿轮渗碳淬火变形的原因
工件淬火时，淬火应力越大，相变越不均匀，比容差越大，则淬火变形越严重。
淬火变形还与钢的屈服强度有关，塑性变形抗力越大，其变形程度就越小。
3.3齿圈变形原因
3.3.1齿圈厚薄的影响，淬火冷却时各部位冷却速度的差别而导致组织转变的不同；
3.3.2因装夹等不当及零件自重导致变形；
3.3.3淬火时产生的应力不平衡是变形的主原因。
4、解决变形的主要途径
4.1将渗碳改为碳氮共渗；
4.2优化热处理工艺方法，降低出炉淬火温度（特别是齿圈更应严格控制）；
4.3消除碳氮共渗前的内应力；
4.4控制渗层及渗碳浓度；
4.5选择合理的淬火冷却速度。
从齿轮、齿圈和齿轮轴渗碳淬火冷却各部位冷却速度、组织及硬度状态比较分析，可以发现上中下各部位冷却速度的差别，以及表面、过渡区、心部冷却速度差别，和其组织转变的不同时是造成齿轮变形的主要原因。
减小齿轮渗碳淬火变形也要通过提高各环节的均匀性来实现。
若改为碳氮共渗并将工艺进一步优化，得到的结果是：在提高质量水平的同时又降低制造成本的最佳效果。