導(dǎo)讀：17CrNiMo6軸齒輪滲碳淬火后的變形對(duì)齒輪的強(qiáng)度、精度和壽命等影響很大。通過(guò)試 驗(yàn)，研究了預(yù)處理工藝參數(shù)、工件裝爐碼放方式、滲碳預(yù)熱、滲碳淬火工藝對(duì)軸齒輪變形的 影響，改進(jìn)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(guān)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(chǎn)后產(chǎn)品的主要問(wèn)題是表面硬度低和產(chǎn)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(duì)齒輪熱處理變形問(wèn)題的控制引起了廣泛 的注意。變形問(wèn)題一直困擾著企業(yè)，變形小的可以通過(guò)校直工序來(lái)消除或減輕，但 變形大的只能報(bào)廢，由變形引起的報(bào)廢導(dǎo)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(gè)體積的80%。當(dāng)加熱至Ac1以上溫度時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，當(dāng)溫度升高到900 ℃時(shí)，鐵素體全 部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。在920~940 ℃的溫度區(qū)間內(nèi)滲碳時(shí)，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(kāi)始向珠光體、索氏體 轉(zhuǎn)變，而心部區(qū)的低碳奧氏體在900 ℃即開(kāi)始分解為鐵素體，冷至550 ℃左右轉(zhuǎn)變完 成。

工件滲碳淬火時(shí)，工件組織轉(zhuǎn)變?cè)讲痪鶆颍慊鹚俣仍娇?，淬火?yīng)力就越大， 導(dǎo)致相變不均勻，比容差大，淬火變形嚴(yán)重。淬火變形還與鋼的屈服強(qiáng)度有關(guān)，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(shí)間較長(zhǎng)，再加上自重影響，也會(huì)增加變形。

17CrNiMo6鋼制造的軸齒輪在滲碳淬火后會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的變形[1]，變形嚴(yán)重會(huì)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(chǎn)中 軸齒輪熱處理變形雖無(wú)法完全避免，但是可采取措施減少變形，使變形維持在一個(gè) 可接受的范圍內(nèi)。

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(lái)分析軸齒輪熱 處理的變形規(guī)律，并且提出了相關(guān)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(chǎn)品的質(zhì)量。

▍試驗(yàn)

試驗(yàn)材料和設(shè)備

試驗(yàn)以17CrNiMo6軸齒輪[2-4]為研究對(duì)象，熱處理試驗(yàn)設(shè)備為多用爐和臺(tái)車(chē)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(guò) 分析，初步確定影響對(duì)軸齒輪熱處理變形影響最大的因素是預(yù)處理工藝參數(shù)、工 件裝爐碼放方式、滲碳預(yù)熱、滲碳淬火工藝流程。因此，本研究擬根據(jù)這幾個(gè)因素[6]，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)確定最優(yōu)的熱處理方案。

預(yù)處理工藝

試驗(yàn)主要采用兩種不同的預(yù)處理工藝來(lái)進(jìn)行比 較，試驗(yàn)在臺(tái)車(chē)爐內(nèi)進(jìn)行，具體工藝如表1所示。

工件碼放方式

試驗(yàn)采取立裝和吊裝的方式來(lái)進(jìn)行，在保證相 同的預(yù)處理、滲碳和淬火工藝下，試驗(yàn)在多用爐中進(jìn) 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(yù)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(yàn)在滲碳前加入預(yù)熱工藝，分析滲碳預(yù)熱對(duì)變形的影響[7-8]。表3為滲碳工藝和滲碳預(yù)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(jié)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(jìn)行，減少了一次加熱的過(guò)程， 控制了變形量[10]。該工藝的重點(diǎn)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(jìn)行該工藝前，要對(duì)花鍵部位采取防滲保護(hù)措施。試 驗(yàn)采用對(duì)花鍵部位刷防滲涂料來(lái)保護(hù)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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