齿轮材料热处理方式及其要求

齿轮材料热处理方式及其要求正确选择齿轮固然很重要，但如果没有选择好适宜的热处理，那将是前功尽弃，可以说材料选择是前提，热处理方法得当是关键。一、齿轮热处理方式与其性能特性1、调质处理：调质处理使材料获得优良的综合性能，这种热处理常常用于中碳钢和中碳合金钢，如45#、40Cr或40MnB材料，如果齿轮受到的冲击应力和齿面接触应力不是很大的情况下，这种热处理是适宜的，这种材料强韧性使得齿轮齿根抗弯曲能力强，抗疲劳能力也是优良的。但是调质处理齿轮齿面硬度不够，耐磨性偏差。2、调质处理+表面淬火：这种热处理方式补充单一调质处理的不足，使齿轮齿面硬度得到提高，耐磨性也随之增强，但是另一个问题仍未解决，就是中碳钢和中碳合金钢材料经过处理后，其冲击韧性尚不能令人满意，在高冲击应力的场合下仍不宜使用。表面淬火有两种工艺：火焰淬火和高频淬火。3、正火+渗碳淬火回火这种热处理是针对低碳合金渗碳钢(如20CrMnTi>20CrNiMo等)而使用的，正火是用以改善原材料组织，便于齿轮粗加工；渗碳使齿面含碳量提高，在其后淬火回火中获得高硬度的回火马氏体组织，以提高齿轮的耐磨性。同时齿轮心部在淬火回火中获得低碳回火马氏体，强度高、韧性好，不仅可以承受高的载荷、大的冲击应力，而且抗疲劳性能也十分优异。这种热处理也不是没有缺点，首先齿轮在渗碳淬火回火还要精加工，硬度过高会给精加工带来了困难；其次，渗碳淬火回火为了得到回火马氏体，回火温度低(200-300C),热处理应力未能完全消除，在以后的使用中会逐渐释放造成齿轮微小变形，所以不能用于精密传动的齿轮。这里的渗碳淬火回火，也包含碳氮共渗淬火回火。4、调质+渗氮这种热处理适合于渗氮钢和含铭渗碳钢，如28CrMoAL20Cr2Ni4、38CrMoAI、42CrMo。氮化后不需要淬火，齿轮尺寸稳定，不需要精加工，克服了渗碳淬火回火残留应力导致日后变形的缺点，所以特别适合精密传动的齿轮，有些容易发生粘着磨损(胶合磨损)材料也适合氮化，氮化后材料抗胶合性能变得非常优异。有时齿轮由于尺寸形状不便于渗碳后加工，或者由于渗碳硬度高难于加工，往往也选择渗氮处理。渗氮的缺点就是硬化层薄，使用时间不如渗碳持久。二、常见齿轮材料热处理方式常用齿轮材料热处理见下表：序号12345678910111214合金结构钢1542CrMo合金结构钢钢种别碳素结构钢材料牌号Q235Q275Q345Q3754540MnB40Cr20CrMnTi20CrNi20MnTiB20CrNi320CrMo38CrMoAI调质或调质+表面淬火淬火：810-850C回火：500-600C正火+渗碳淬火回火正火：860-920C正火或回火正火：880-910C热处理方式低合金高强度结构钢优质碳素结构钢回火：500-600C保证淬透性结构钢淬火：820-860C回火：180-220C调质+渗氮淬火：930-970C回火：600-650C调质+渗氮淬火：850-870C回火：560-600C调质+渗氮淬火：810-830C回火：500-560C16保证淬透性结构钢20Cr2Ni43、齿轮热处理质量请求1、热处理后机器性能优质碳素钢：按GB/T699-1999标准规定；低合金高强度结构钢：按GB/T1591-2008标准划定；合金结构钢：按GB/T3077-1999标准划定；保证淬透性结构钢：按GB/T5216-2004标准规定；2、调质处理显微组织回火索氏体；硬度220-250HB,设计图纸有明确要求按其要求。不允许表面淬火裂纹。3、外表淬火表面硬度：一般50-56HRC,设计图纸有明确要求按其要求。硬化层深度：一般0.5-2mm,设计图纸有明确要求按其要求。表层组织：针状马氏体，不允许过热，不允许表面淬火裂纹。4、渗碳处理表面硬度：一般58-64HRC,设计图纸有明确要求按其要求。渗碳层深度：一般0.9-1.6mm,设计图纸有明确要求按其要求。心部硬度：一般29-45HRC,设计图纸有明确请求按其请求。表层组织：以细针状马氏体为主，贝氏体不超过10%,残余奥氏体不超过25%,允许断续颗粒状碳化物组织。不允许表面淬火裂纹。心部组织：一般条状马氏体为主，允许少量（不超过5%）下贝氏体、粒状贝氏体组织，不允许存在游离的铁素体。5、渗氮处理外表硬度：渗氮钢600-840HV、合金钢＞500HV；设计图纸有明确请求按其请求。渗氮层深度：一般0.2-0.6mm,设计图纸有明确要求按其要求。心部硬度：一般＞280HV,设计图纸有明确请求按其请求。表层组织：白亮层W25|im,脆性组织S2级。不允许表面淬火裂纹。心部组织：回火索氏体，允许少量（不超过5%）铁素体。四、齿轮热处理检验要求检修严格水平一般可分为ME、MQ、ML三级。在重要使用场适时，热处理检修是严格的，一般使用场所，每每只检修外表硬度。1、严格检修（ME级）外表硬度：