導(dǎo)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(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(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(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，鐵素體量約占整個體積的80%。當加熱至Ac1以上溫度時，珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，當溫度升高到900 ℃時，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，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(zhuǎn)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(zhuǎn)變完 成。

工件滲碳淬火時，工件組織轉(zhuǎn)變越不均勻，淬火速度越快，淬火應(yīng)力就越大， 導(dǎo)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(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(chǎn)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(chǎn)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(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

試驗材料和設(shè)備

試驗以17CrNiMo6軸齒輪[2-4]為研究對象，熱處理試驗設(shè)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(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)這幾個因素[6]，通過對比試驗確定最優(yōu)的熱處理方案。

預(yù)處理工藝

試驗主要采用兩種不同的預(yù)處理工藝來進行比 較，試驗在臺車爐內(nèi)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(yù)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(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 試驗在滲碳前加入預(yù)熱工藝，分析滲碳預(yù)熱對變形的影響[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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