热处理_热处理工艺_热处理论文设备-为中国热处理的崛起而努力

1、问题的提出

SH78Z主动轴五挡齿轮零件结构有内花键．且齿轮两端壁厚不均，零件在渗碳淬火后内花键上下两端变形不一致，内孔锥度严重，齿轮齿向变动量也较大，零件无法装配。为此，探索了通过改进渗碳淬火工艺来减少齿轮内花键畸变的方法，较好地解决了以上问题。

2、零件热处理技术要求

零件材料为16MnCr5，结构如图1。

表面硬度为680~780 HV30.或80.7~82.8 HRA．心部硬度为35~48HRC，有效硬化层(550HV1 )深0.65~0.95 mm 金相组织按QC／T262—1999评定．磨削面磨后表面硬度≥680 HV10磨后有效硬化层(550HV1)深≥0.5 mm.

3、工艺控制和改进

3.1原工艺

采用德国Aichelin多用炉渗碳淬火，产品挂放装炉。热处理工艺(如图2)为：900±5℃渗碳．855±5℃淬火，采用好富顿355分级淬火油，油温120℃。工艺结果如表1所示，齿轮齿向变动量大，内花键锥度严重，导致产品合格率仅50％左右。

3.2 畸变原因分析

齿轮带有内花键结构，且孔径上下两端有效厚度尺寸相差较大，导致齿轮各部位变形情况差异很大。内花键壁厚大的一端在淬火过程中，由于壁厚较大，内外层马氏体转变的不等时性增加，造成组织应力增大。热应力相对比较小，组织应力占主导地位，由于马氏体组织转变而发生体积膨胀，工件心部受压，表面受拉，表现为孔径涨大：壁厚薄的一端热应力占主导地位．工件心部受拉，表面受压，表现为孔径缩小。因此内花键上下锥度严重。同时由于壁厚不均而引起的应力应变不均匀也导致齿向变动量过大，造成热前剃齿工艺调整困难。

3.3 改进后工艺

改进后工艺如图3，仍采用挂放方式装炉 900±5℃渗碳 845±5℃淬火，仍采用好富

表1 主五档齿轮不同工艺生产结果对比
工艺	有效硬化层（550HV1）深/mm	表面硬度HV30	心部硬度	花键上口变形量/mm	花键下口变形量/mm	齿向变动量/mm
技术要求	0.35~0.60	680~780	≥350	/	/	0.022
改进前	0.43~0.54	700~740	380~410	0.02~0.06	0~0.04	0.020~0.050
改进后	0.48~0.53	720~770	360~410	0.01~0.02	-0.01~-0.02	0.016~0.022

顿355分级淬火油，油温160℃ 。表1列出了工艺改进后检测结果和花键变形情况。采用改进后工艺产品变形得到很好控制，合格率达95％以上。

3.4改进措施分析

对比改进前后两种热处理工艺可以看出，主要改进了两个方面。a．降低淬火温度以相对降低零件从高温冷却下来的温差，从而减小渗碳淬火零件由于热应力而引起的畸变：b．提高淬火油温度减小变形，因为油的温度提高，流动性随之改善，更易均匀地上下循环流动，以利于零件均匀冷却，减小变形。经过工艺改进渗碳淬火并回火后 齿轮整体的热处理质量获得明显改善。

4 小结

经过工艺改进后生产的主五挡齿轮各项技术指标均满足技术要求 热处理畸变得到有效控制。对带内花键同时有效厚度相差较大、结构复杂齿轮的渗碳淬火热处理畸变控制．可通过适当降低零件渗碳淬火温度和适当提高淬火油温度来实现。作为推广应用，对从动三挡齿、从动四挡齿也使用了相同工艺来解决变形超差问题，都取得了良好的效果。