齒輪熱處理常見問題與對策

張志勇

（齊齊哈爾二機床(集團)有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾161005）

我國經濟不斷發展，使得很多工作由人工轉為了機械，由人工的小作坊發展成為了機械化大型生產的規模，這使得機械工業的發展得到了促進，機械由許許多多的零部件組成，精密的運轉。這許多的零部件中重要組成部分就是齒輪，而齒輪的質量問題將嚴重影響著機械的操作靈活性、運行平穩性及其使用壽命等。所有的金屬元件在進行加工的時候都會經過熱加工處理，增加或改變其性能。齒輪作為傳遞運動和動力的能互相嚙合的有齒的機械元件，同其它金屬元件一樣在進行熱處理的時候會遇到一些問題，下面就對這些常見的問題與對策進行一下闡述。

1 熱處理定義

熱處理是將金屬材料放在一定的介質內加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內部的金相組織結構,來控制其性能的一種金屬熱加工工藝。金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量，而這一般不是肉眼所能看到的

2 齒輪

（1）齒輪的分類。齒輪按外形可分為：圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿——蝸輪等。按輪齒所在表面還可分為：外齒輪和內齒輪。按制造方法還可分為：鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪和燒結齒輪等。

（2）齒輪的材料。制造齒輪的常用材料是鋼，如調質鋼、淬火鋼、滲氮鋼等，也有鑄鋼、灰鑄鐵球墨鑄鐵和塑料等。

（3）齒輪的結構。一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。

（4）齒輪的失效。齒輪做為機橫中傳遞、嚙合的磨損元件，有著發生失效的必然趨勢。而齒輪發生失效的部位多是在嚙合受力的輪齒：齒體損傷和齒面損傷（包括齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損和塑性變形）。

而為了避免或者延后齒輪發生失效的時間，就需要從齒輪加工處理的過程中入手。熱處理過程中為了使元件的表面具有高硬度和耐磨性，而內部仍保持韌性和塑性常采取淬火和滲碳的熱處理辦法。而這一辦法就可以很大適度上避免和延后齒輪失效的發生。

3 常見熱處理問題及對策

（1）毛坯硬度偏高。原因：由于正火溫度不夠或保溫時間過長導致。對策：重新設置正火溫度，檢查溫控表，校準溫度和正火冷卻速度。

（2）毛坯硬度偏低。原因：正火冷卻過慢對策：重新進行正火，加強冷卻。

（3）帶狀偏析。原因：鋼材和合金原料偏析。對策：更換材料。

（4）層滲不足。原因：碳勢偏低、溫度偏低或滲期不足。對策：提高碳勢，檢查溫度，延長滲期。

（5）滲層過滲。原因；碳熱偏高，溫度偏高或滲期過長。對策：降低碳勢，調整周期

（6）滲層不均。原因：爐內溫度不均；齒面不凈；工件相互碰撞；碳勢不均等。對策：齒面清潔干凈，防止工件相撞，保證爐內溫度均勻等。

（7）表面碳濃度過高。原因：碳勢過高，強滲時間過長。對策：降低碳勢，縮短強滲時間。

（8）表面滲留過多。原因：滲后冷卻過快，淬火溫度偏高。對策：調整工藝，出爐溫度不易過高，降氏淬火溫度。

（9）表面碳含量過低。原因：爐溫偏高，擴期時間過長。對策：控制爐溫，調整強滲與擴散時間比例。

（10）表層脫碳。原因：滲后出爐溫度過高，淬火時產生氧化。對策：降低出爐溫度，補滲碳。

（11）心部硬度偏高。原因：淬火溫度偏低，冷卻不當。對策：提高淬火溫度，加參淬火冷卻。

（12）畸變。原因：溫度偏高，冷卻方法不當，表面和心部溫差大。對策：調整淬火工藝，降低淬火溫度，控制升溫速度，齒輪在感應器中加熱時采用旋轉方式，減少受熱不均而產生的變形；注意淬火裝爐的擺方位置。

（13）裂紋。原因：滲碳擴散階段碳深度過高，滲碳出爐溫度低，正火空冷時聚堆，回火不及時。對策：強滲時控制碳勢，保溫時間在90min；齒輪散開空冷；重新正火，隨時回火。

4 調質齒輪常見問題

硬度偏低。調質齒輪由于齒輪鋼材的含碳量低，淬火加熱操作不當，表面脫碳，淬火冷卻不足等原因可能會導致硬底偏低。解決這一問題的對策可以進行淬火回火溫度的降低，檢查鋼材的成分或更換鋼材等措施。由于淬火規范不當或選材不當可能會導致調質深度不足，可以采取調整加熱冷卻的規范，先用適合的淬透性鋼材等措施。由于淬火溫度不均勻，或者回火冷卻溫度不均勻等原因還可能導致硬度不均勻，可以采取重新進行正火或者退火，檢查鋼材質量，控制、改善淬火溫度均勻度的措施來處理。

以上的常見的熱處理問題都會導致金屬元件——齒輪的性質，嚴重影響齒輪失效發生的時間甚至齒輪所在機械的使用性能。需要嚴格注意熱加工過程中是否發生以上問題并進行及時地處理解決，以達到加工出高質量、高水平、附合高要求的齒輪。

齒輪的熱處理嚴重的影響著其硬度、強度、耐磨度和綜合機械性，進而影響著齒輪與齒輪之間的嚙合順暢性、精密度，從而影響著所在機械操作使用的順暢性，準確度甚至使用壽命。而影響齒輪熱處理的原因有很多，只有控制了各方面的因素，采取了適當的措施，才能得到更好地、更符合要求的齒輪。進而促進機械工業的穩定發展。