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齿轮淬火变形的分析和对策

7T火车后桥锥齿轮是汽车传递动力和改变速度的重要零件，工件材料为22CrMOH钢。生产中发现，齿轮热处理后部分工件出现贯穿性裂纹，另外一些齿轮发现起边超差缺陷，造成不少齿轮失效报废。

锥齿轮要求渗碳层深度为1.7-2.1mm，碳化物为1-5级，马氏体和残留奥氏体为1-5级，表面硬度为60-64HRC，芯部硬度为35-40HRC。检验发现齿轮花键根部应力集中部位是裂纹源处，裂纹沿轴向扩展贯穿轴颈本体，部分主动齿轮裂纹严重贯穿齿根与齿顶处，开裂特征明显。金相组织检验发现，主动齿轮带状组织中铁素体带处是裂纹，裂纹扩展并与带状组织平行。部分裂纹呈锯齿状形貌，同事出现严重的次生裂纹，部分裂纹呈碎裂状形貌。

分析认为，从动齿轮畸变超差失效是因工件组织均匀性差，带状组织严重引起的，工件在热处理中各个部位膨胀系数以及相变比体积变化差异大，引起较大的组织应力，造成工件畸变过大超差而失效。主动齿轮出现轴向裂纹系因带状组织严重超差造成的。由于带状组织严重，相邻部位显微组织不同，差异很大，在外力作用下，性能薄弱处和强弱带间适应力集中处，该处力学性能低而各向异性明显，并且处于高应力作用，其横向强度比纵向断裂强度明显低下，在热处理中产生的组织应力和热应力作用下，主动齿轮在应力集中薄弱区域萌生裂纹并扩展快裂。

根据以上分析，提出工艺改进措施如下：

（1）生产中从首工序严吧材料检验质量关口，要求带状组织≤3级，其他各项技术参数，性能指标合格，不允许不合格材料混入生产流程。

（2）齿轮锻件毛坯件应进行金相检验，带状组织≤3级的合格坯件可进入加工程序，防止不合格锻件进入再加工工序。

（3）建议钢厂个锻造厂采用新技术工艺，提高钢材和锻件毛坯组织性能质量，为减少和消除齿轮组织缺陷和畸变裂纹缺陷失效奠定基础。

钢铁件采用中频淬火机进行淬火热处理，如何减小畸变？

钢铁件采用中频淬火机进行淬火热处理，受操作工艺、原材料等因素的影响，链轮淬火机供货商，钢铁件极易产生畸变缺陷。此缺陷会大大影响钢铁件的正常使用，因此，了解缺陷产生的原因及预防措施是非常重要的。

淬火加热和冷却，尤其是冷却过程中产生的热应力和组织应力都会使淬火工件的形状和尺寸发生变化，形成畸变。

减小畸变的措施如下：

1、合理选择钢材与正确设计 对于形状复杂、各部位截面尺寸相差较大而又要求畸变的工件，应选用淬透性较好的合金钢，以便能在缓和的淬火介质中冷却。零件设计时应尽量减小截面尺寸的差异，避免薄片和尖角。必要的截面变化应平滑过渡，尽可能对称，有时可适当增加工艺孔。

2、正确锻造和进行预备热处理 对高合金工具钢，锻造工艺的正确执行十分重要，锻造时必须尽可能改善碳化物分布，使之达到规定的级别。高碳钢球化退火有助于减小淬火畸变。采用消除内应力退火，去除机械加工造成的内应力，也可减小淬火畸变。

3、采用合理的热处理工 为了减小淬火畸变，可适当降低淬火加热温度。对于形状复杂或用高合金钢制作的工件，应采用一次或多次预热。预冷淬火、分级淬火和等温淬火都可以减小工件的畸变。

FW250分度头主轴采用高频淬火设备进行热处理的具体工艺

FW250分度头主轴的材料为45钢。热处理技术要求：除法兰盘与中部硬度≤30HRC，其余为45-50HRC。为满足其技术要求，采用高频淬火设备进行热处理，效果良好。

（1）工艺流程 下料一锻造一正火一粗加工一调质一机械加工一φ48.2mm段局部淬火、回火一机械加工一感应淬火、回火一精加工。

（2）热处理工艺

1）正火。采用高频淬火设备，加热温度为830-850℃，出炉空冷。

2）调质。毛坯经粗加工后进行调质处理。其淬火加热温度为820-840℃，先水淬30s左右再入油冷却；高温回火温度为610-630℃，空冷。淬火硬度≥50HRC，回火后硬度为235-265HBW。

3）φ48.2mm尺寸局部淬火、回火。选用高频淬火设备进行局部淬火。其淬火加热温度为820-840℃，先水淬20s左右再入油冷却；回火加热温度为340-360℃。

局部淬火部位硬度为45-50HRC，径向圆跳动不大于加工余量的1/2。

4） 法兰盘与中部感应淬火、回火。采用高频淬火设备，感应器选择自喷水式结构，其内径为淬火部位外径+（4-6mm）。淬火冷却介质为清洁水。其淬火加热温度为880-900℃，阳极电压为13.5kV，阳极电流为6A，屏极电流为1.2A，主轴连续淬火的相对移动速度为100mm/min。回火温度为280-300℃，回火后，硬度＜30HRC。

5）校直。对个别畸变超差件，可采用200kN液压校直机校正。校直后进行低温回火，以消除残余应力。