導讀：17CrNiMo6軸齒輪滲碳淬火后的變形對齒輪的強度、精度和壽命等影響很大。通過試 驗，研究了預處理工藝參數(shù)、工件裝爐碼放方式、滲碳預熱、滲碳淬火工藝對軸齒輪變形的 影響，改進了熱處理工藝，從而有效地控制了軸齒輪熱處理后的變形。

▍關鍵詞：軸齒輪；熱處理；變形

軸齒輪一般的滲碳淬火工藝為滲碳+淬火+低溫回火+齒面噴丸，采用該熱處理工 藝生產后產品的主要問題是表面硬度低和產品變形，此外還存在一些齒面黑皮和磨 削裂紋。其中變形所占的比例較大，因此對齒輪熱處理變形問題的控制引起了廣泛 的注意。變形問題一直困擾著企業(yè)，變形小的可以通過校直工序來消除或減輕，但 變形大的只能報廢，由變形引起的報廢導致廢品率居高不下，解決變形已成為企業(yè) 的重中之重。

軸齒輪原始相是由鐵素體+少量珠光體組成，鐵素體量約占整個體積的80%。當加熱至Ac1以上溫度時，珠光體轉變?yōu)閵W氏體，當溫度升高到900 ℃時，鐵素體全 部轉變?yōu)閵W氏體。在920~940 ℃的溫度區(qū)間內滲碳時，零件表面奧氏體區(qū)碳濃度增 加至0.6%~1.2%，這部分碳濃度高的奧氏體冷至600~650 ℃才開始向珠光體、索氏體 轉變，而心部區(qū)的低碳奧氏體在900 ℃即開始分解為鐵素體，冷至550 ℃左右轉變完 成。

工件滲碳淬火時，工件組織轉變越不均勻，淬火速度越快，淬火應力就越大， 導致相變不均勻，比容差大，淬火變形嚴重。淬火變形還與鋼的屈服強度有關，塑 性變形抗力越大，變形的程度就小。此外，由于大型齒輪軸模數(shù)大、滲層深，滲碳 時間較長，再加上自重影響，也會增加變形。

17CrNiMo6鋼制造的軸齒輪在滲碳淬火后會產生嚴重的變形[1]，變形嚴重會影響 軸齒輪的加工精度和降低軸齒輪的抗疲勞能力，從而使軸齒輪的壽命降低。生產中 軸齒輪熱處理變形雖無法完全避免，但是可采取措施減少變形，使變形維持在一個 可接受的范圍內。

本研究從軸齒輪熱處理工藝流程、工藝參數(shù)及裝爐方式等方面來分析軸齒輪熱 處理的變形規(guī)律，并且提出了相關的控制措施使得工件熱處理后變形減小，為解決 軸齒輪變形方面提供依據(jù)，也提高了產品的質量。

▍試驗

試驗材料和設備

試驗以17CrNiMo6軸齒輪[2-4]為研究對象，熱處理試驗設備為多用爐和臺車爐。

軸齒輪熱處理方案

軸齒輪熱處理工藝為正火+高溫回火+滲碳+高溫回火+淬火+低溫回火[5]。通過 分析，初步確定影響對軸齒輪熱處理變形影響最大的因素是預處理工藝參數(shù)、工 件裝爐碼放方式、滲碳預熱、滲碳淬火工藝流程。因此，本研究擬根據(jù)這幾個因素[6]，通過對比試驗確定最優(yōu)的熱處理方案。

預處理工藝

試驗主要采用兩種不同的預處理工藝來進行比 較，試驗在臺車爐內進行，具體工藝如表1所示。

工件碼放方式

試驗采取立裝和吊裝的方式來進行，在保證相 同的預處理、滲碳和淬火工藝下，試驗在多用爐中進 行，碼放方式如表2所示。圖1所示為工件的立裝，將 圖1中的工件倒置碼放就是吊裝。

滲碳預熱工藝

傳統(tǒng)滲碳工藝是滲碳前直接加熱至滲碳溫度。本 試驗在滲碳前加入預熱工藝，分析滲碳預熱對變形的影響[7-8]。表3為滲碳工藝和滲碳預熱工藝[9]。

滲碳淬火工藝

該滲碳淬火工藝是滲碳淬火一次入爐，滲碳結束 后直接淬火。該工藝比常規(guī)工藝減少了高溫回火，并 將滲碳淬火放在一起進行，減少了一次加熱的過程， 控制了變形量[10]。該工藝的重點是滲碳淬火，由于軸 齒輪是既有齒又有花鍵，齒面要求滲碳后的高硬度和 花鍵要求不滲碳的心部適中硬度和良好韌性，所以在 進行該工藝前，要對花鍵部位采取防滲保護措施。試 驗采用對花鍵部位刷防滲涂料來保護花鍵防滲碳。表4 所示為滲碳淬火的具體工藝參數(shù)。

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