渗碳齿轮热处理常见缺陷及预防措施课件

渗碳齿轮热处理常见缺陷及预防措施一汽哈尔滨变速箱厂郭子玉渗碳齿轮在机械工程中有着广泛应用，变速器、减速器、后桥等许多机械中都使用渗碳齿轮。实际使用表明，齿轮的失效多数与渗碳齿轮在热处理过程中存在许多缺陷有关，这些缺陷严重地影响齿轮的寿命，甚至影响整个总成装置使用。因此探讨渗碳齿轮热处理缺陷及其预防措施，对于提高机械使用性能有着重要的指导意义。渗碳齿轮热处理常见缺陷1、齿轮表层过渡渗碳

2、淬火后表面硬度偏低

3、齿轮心部硬度不足4、齿轮硬化层偏浅5、渗碳层深度不均匀碳化物400×4%硝酸酒精溶液侵蚀

原因分析

气体渗碳时，若渗碳炉内碳势过高，强渗时间过长，表层过共析（珠光体＋二次渗碳体）程度就越大，出现齿轮表层渗碳过度。特别对含有强碳化物形成元素Mo、W等渗碳钢，碳元素的扩散速度较慢，齿轮渗碳层表面碳浓度高，达到过共析成分的渗碳层，在冷却过程中，从奥氏体晶界处析出渗碳体形成块状、网状分布。预防措施(1)气体渗碳时，为了防止表层过度渗碳，在强渗后期安排扩散阶段，合理安排强渗和扩散阶段的时间对于控制渗层的深度有很大的关系。(2)对已经产生表层过度渗碳的齿轮，应在低碳势渗碳炉中进行扩散处理，或进行碳化物球化退火处理（获得粒状珠光体组织，为淬火做好组织准备）后再进行重新淬火。原因分析(1)表面脱碳，金相检查有贫碳现象，锉刀锉试工件表面发现有软层出现，是因渗碳扩散后淬火过程中保护气氛不足所致。(2)由于设备出现故障（如卡盘、开炉维修等），在高温阶段发生氧化，表面的碳被氧化成气体烧损掉。(3)冷却速度太低，在显微镜下观察，表层组织不是马氏体组织，而是索氏体组织。金相观察时，针状马氏体耐腐蚀明显，而索氏体较暗(易腐蚀)，显微硬度计检测硬度差别大。(4)齿轮渗碳温度、淬火温度偏高造成淬火后表面残余奥氏体量过多。

(5)齿轮材料淬透性差及淬火冷却介质的冷却能力不足。(6)淬火后回火温度过高，并没有得到回火马氏体组织。残余奥氏体6级400×4%硝酸酒精溶液侵蚀预防措施(1)对已造成齿轮表面含碳量低的齿轮采取适当增碳处理。(2)选择淬透性合适的材料和冷却能力适当的冷却介质，淬火冷却。(3)预先采取措施，减少淬火后的残余奥氏体量。对含有过多残余奥氏体的渗碳齿轮，进行一次650～670℃、3ｈ以上的高温回火，使合金碳化物析出一部分，从而降低重新加热淬火时的奥氏体稳定性，促使奥氏体向马氏体转变。3、齿轮心部硬度不足渗碳齿轮心部要求具有一定的硬度。硬度偏低，齿轮材料的屈服点降低，易产生心部塑性变形，使齿轮表面硬化层抗剥落性能及齿根弯曲疲劳性能降低。原因分析(1)齿轮材料淬透性差，齿轮材质差，钢材内部带状组织严重。(2)齿轮渗碳后，直接淬火前预冷温度过低，使预冷温度和淬火温度温差小，冷却速度不足。(3)冷却速度不够，金相组织观察，不是低碳马氏体组织，而是索氏体和马氏体的混合组织。(4)心部存留大量未溶铁素体，由于加热温度偏低或加热时间不足（还没有完全奥氏体化就进行了淬火处理）造成。未溶铁素体400×4%硝酸酒精溶液侵蚀4、齿轮硬化层偏浅渗碳齿轮表层硬度深度不够，导致表面硬化层抗剥落性能降低的同时，也导致使用寿命降低。原因分析(1)渗碳过程中，渗碳时间太短，渗碳温度偏低，渗碳层偏浅。(2)炉内有效加热区温度分布不均匀。(3)渗碳过程中强渗阶段及扩散阶段的碳势控制不当。(4)装炉前齿轮未清除油污及装炉量过多，所留孔隙太小等因素。(5)选择的齿轮钢材质及淬透性差，淬火介质冷却性能不足，而造成正常渗碳淬火后硬化层偏浅。

预防措施(1)合理选用淬透性适合的钢材作渗碳齿轮材料，严格控制齿轮钢质量，入厂前必须对钢材化学成分，组织等按质量标准进行验收检查。(2)严格控制渗碳前齿轮表面质量、装炉量、炉内温度、炉内碳势气氛、强渗和扩散时间、渗碳后淬火温度、冷却介质及冷却介质的温度等。(3)对出现渗碳不足的齿轮根据现层深编制合理返修工艺进行补碳处理。

原因分析(1)气体渗碳时，炉内温度不均匀，碳势不均，炉内气氛循环不佳。(2)装炉前齿轮清洗不干净，齿轮表面存留油污、碳黑等杂质，脱脂温度不合理。渗碳时在齿面结焦。(3)装炉量过大，装炉方式不合理，工件相互接触、碰撞。(4)在不需要渗碳的部位，防渗剂刷涂不均匀、不合理，都可能造成渗碳层深度不均匀。预防措施(1)渗碳时，要注意炉内气氛充分循环，炉内各部分温度要均匀，各区风扇要按照相关规定定期检查。另外要选择合理的炉内前后压力比。(2)做好热处理渗碳前的准备工作，清除齿面油污，碳黑等物质。实践证明清洗后，脱脂温度选用400-500℃对于