摘要：通过模拟生产工序各个环节的多次试验等方法，对某厂齿轮在热处理过程中产生“麻点”缺陷的原因进行了探析。结果表明，“麻点”产生的主要原因是因为盐浴热处理时加热盐的质量和脱氧操作不当、齿轮渗碳或二次加热时炉内保护气氛氧势高或不均匀及炉罐漏气等，它们都属于不完全氧化所产生的腐蚀。为此，提出了相应的简便的预防方法。
关键词：渗碳齿轮；“麻点”腐蚀；不完全氧化；预防方法
Analysis of Surface Pockmarks on the Carburized Gear
Abstract：The reason of producing pockmarks during heat treatment for certain factory is analyzed by experiment simulating each link of production procedure saveral times.The result shows that the primary cause producing pockmark is low quality heating salt and nsuitble deoxizing operations，high oxygen po tential during salt-ath heat treatm et，or nonhomogeneous protective atomosphere in furnace when carburizing or dual-eating gears and SO on，which all belong to corrosions caused by in complete oxidation.In this paper， handy preventive measures are provide.
Key words：carburized gear;pockmarks;incomplete oxidation;preventive measure
某厂是汽车齿轮专业厂，渗碳齿轮年处理量达2500吨，因“麻点”腐蚀而报废的齿轮量较大。所谓“麻点”腐蚀是指齿轮热处理后，表面形成多少和大小不等的黑色凹坑。其直径大约在0.4~0.8mm之间，深约0.1~0.3mm。经喷丸也不能将“黑色”除掉。
“麻点”的存在不仅影响齿轮外观、降低齿轮精度，使齿轮表面质量下降，而且还改变齿轮表面应力分布，并使渗层局部产生拉应力，降低其疲劳寿命。本文用模拟试验等多种方法，分析了导致产生“麻点”腐蚀的原因。
1、试验分析
按产生”麻点”的工序可分为：在盐浴热处理中产生的“麻点”；在渗碳过程中产生的“麻点”；在二次加热过程中产生的“麻点”。其中在渗碳过程中产生“麻点”的量最大，而在二次加热过程中产生的“麻点”较少。所以，这里主要分析前两种。
1.1盐浴热处理中产生的“麻点”
(1)NaCl量：在检查NaCl发现其中含硫酸盐高达1.4％
(2)模拟试验：选用渗碳后废齿轮分别在脱氧后1h，4h，8h的盐炉中加热20min，40min，60min后淬火。结果表明，当盐炉当班工作量较大或脱氧后时间较长时、齿轮淬火加热时间超过60rain就可能形成“麻点”缺陷，见表1。
表1 脱氧和淬火加热时间对齿轮“麻点”产生的影响
Table 1 Influence of deoxidation and quench heatingtime on producing gear pocknutrks
1.2 渗碳过程中产生的“麻点”
由于渗碳后带“麻点”的齿轮同正常齿轮从金相解剖上无法区别，但严重“麻点”部位的显微硬度比基体低。经过反复试验观察，先后排除了煤油含水或硫成分过高等因素，发现齿轮渗碳空冷后，凡是生成较厚蓝色氧化皮的齿轮都容易形成“麻点”。这种蓝氧化皮形成的特点是：在扩散后期或降温时期形成，此时炉内氧势较高；氧化皮层随氧势增高时间增长而增厚，有时达0.5～1mm；较硬且易剥落。
2 原因分析
2.1 盐浴热处理中产生的“麻点”
从盐的质量检验和模拟试验结果上看，“麻点”产生的主要原因是：
(1)盐内含有较多的硫酸盐杂质如NaCl盐中含有Na2SO，BaCl：盐含有BaSO4。这些硫酸盐在高温熔融状态下与铁及碳发生氧化反应，使工件发生“麻点”腐蚀和脱碳。
(2)碳酸盐的影响碳酸盐主要在高温下易分解出CO2而使工件氧化脱碳。
(3)氧气的影响盐炉工作时，由于融盐与空气接触或产生如Fe203→Fe0+0↑一类的反应，使盐内含有一定量的氧气，它直接使工件氧化脱碳。此时氧在融盐中产生腐蚀性气体，使工件氧化。
(4)盐内的水分尤其是夏季，空气湿度较大时或盐内含水分较多时，使盐中的氧化物增加，这种情形发生在补充新盐较多而不进行脱氧的情况下。在盐浴炉中加热时，齿轮产生“麻点”是因为盐中含氧化性杂质，但氧化剂量较少，只能导致齿轮表面的局部产生脱碳或腐蚀坑，而不发生连续成片的脱碳氧化层。
2.2渗碳过程中产生的“麻点”
(1)氧化皮产生的原因和条件模拟试验和对红色氧化皮的分析发现，氧化皮组成为：85％～90％FeO，10％～15％Fe2O3，0～2％Fe3O4。其形成特点是：高温下形成(此时炉内气氛良好)；氧化皮较薄，表面起泡，松软呈粉末状、强度低；层次较多，即红色氧化皮下还有黑色或蓝色氧化皮。这是因为工件装炉后，随温度上升表面先形成黑灰色氧化皮，超过723℃后，表色逐渐发红，这属于正常氧化(不会产生麻点)，若此时减少保护气量(炉内氧势升高)，则表面氧化皮会由红色逐渐变成灰蓝色，随着时间的延长，表面就会形成较厚灰蓝色氧化皮。系高温下不正常氧化所致。
(2)“麻点”形成的条件试验和分析的结果表明，若齿轮局部氧化皮严重，则经喷丸把氧化皮打掉后即是“麻点”；氧化皮较轻时，由于该部位的Mn、Cr被氧化而使钢的淬透性降低，结果在表面形成黑色组织，表现为软点，这种齿轮易于疲劳失效；若炉内氧分压过高，使齿轮氧化严重，形成较厚氧化皮时，则会出现连续脱碳层。
脱碳区形成后，若炉内气氛碳势再度恢复，如给足滴油量或者在二次加热中炉内呈完全还原性气氛时，则局部脱碳区能部分复碳，表现为淬火后脱碳区消失，低显微硬度区得到改善。
齿轮发生局部脱碳后，如果炉内气氛继续恶化(氧分压上升)或在随后二次加热过程中保护气氛不适当时，局部脱碳工件将发生氧化，但由于脱碳部位的氧化速率比高碳部位大，故点状脱碳区就会发生腐蚀凹坑，淬火后形成麻点腐蚀坑。即“麻点”的形成条件是：先形成点状脱碳区，随后在一定条件下发生不等速氧化。
值得注意的是：这一过程与反应时间长短密切相关，由于从渗碳到出炉的时间间隔长，发生“麻点”的可能性远大于二次加热过程(一般加热60min)。
3 预防措施
3.1盐浴热处理中产生的“麻点”
盐浴热处理中产生的“麻点”可以通过采取以下措施予以消除：
(1)夜班和日班工作量大时，增加脱氧一次(或采用长效脱氧剂，用木碳也可以消除大部分SO42-；)，使盐内硫酸盐≤0.5％，就可以防止麻点腐蚀。
(2)严格控制进盐质量，并严禁露天存放，当大量补充新盐时要重新脱氧。
(3)作为最终工序的淬火时，应再脱氧一次。
(4)平时用覆盖剂保温，这样既能减少热能和盐的损失，又能防止氧气渗入。
3.2 在渗碳过程中产生的“麻点”
由于“麻点”在渗碳(也能在二次加热)过程中形成，喷丸后才能发现，在生产中应采取以下措施：
(1)严格工艺制度，防止渗碳剂供应不足，尤其在交接班后1 h内，要严格监视排气孔火焰高度和颜色，严格控制碳势和控制齿轮空冷后的氧化；
(2)严防炉罐漏气；
(3)严格控制炉温的均匀性，避免产生气氛循环不良，或上下温差过大。例如若下区比上区温度高，当上区碳势适中时，下区则可因温度偏高而使同样的气氛呈现氧化性。
采取以上措施后，基本上消除了渗碳“麻点”现象。另外，二次加热过程中产生“麻点”的原因主要是在加热过程中形成脱碳和氧化。
4 结论
综上分析，造成齿轮在热处理过程中产生“麻点”的主要原因是渗碳或淬火加热过程中发生的不完全氧化性腐蚀。经采取相应措施后，问题已得到解决。
参 考 文 献
[1] 安运铮．热处理工艺学[M]．北京：机械工业出版社，1982，27．
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