淺談齒輪滲碳淬火有效硬化層及硬度梯度

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1、淺談齒輪滲碳淬火有效硬化層及硬度梯度隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展,對齒輪的質(zhì)量要求日益提高,而齒輪的強(qiáng)度壽命和制造精度與熱處理質(zhì)量有很大關(guān)系。為了檢驗(yàn)齒輪材料熱處理質(zhì)量,在1987年以前,我國的齒輪滲碳淬火內(nèi)在質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)多為終態(tài)金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。由于檢測儀器的精度、分辨率等因素以及檢驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)參差不齊,造成檢驗(yàn)結(jié)果有很大差異和爭議。為了解決金相法內(nèi)在檢驗(yàn)存在的弊端,機(jī)械部在1987年借鑒了DIN.ISO等標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)內(nèi)容,修訂了我國現(xiàn)行齒輪滲碳淬火內(nèi)在質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。此檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中,其金相組織檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)基本與原標(biāo)準(zhǔn)相似,主要是對滲碳層深度及碳濃度梯度的測定

2、作了較大的修改。下面就滲碳層深度和碳濃度梯度分別采用金相法與硬度法測定進(jìn)行簡述。一、滲碳層深度的檢測1.1、金相法1.1.1、取本體或與零件材料成分相同,預(yù)先熱處理狀態(tài)基本相似的圓試樣或齒形試樣進(jìn)行檢測。1.1.2、送檢試樣熱處理狀態(tài)為平衡狀態(tài),即退火狀態(tài)。1.1.3、低碳鋼滲層深度為:過共析層+共析層+1/2亞共析層。1.1.4、低碳合金鋼滲層深度為:過共析層+共析層+亞共析層。1.2、硬度法1.2.1、取樣方法同金相法取樣方法一致。1.2.2、送檢試樣狀態(tài)為淬火+回火狀態(tài)。1.2.3、滲碳深度用有效硬化層來表示,其極限硬度根據(jù)不同要求

3、進(jìn)行選擇。1.2.4、有效硬化層深度(DCp):從試樣表面測至極限硬度(如HV550)之間垂直距離。1.3、兩種關(guān)于滲碳深度檢測的方法存在著一定的對應(yīng)關(guān)系,下面用圖形來描述。從圖中可看出:DCp(芯部)>DCp(HV500)>DCp(HV550)DCp(HV550)對應(yīng)滲碳層中碳含量約為0.35~0.38%,此界限處即為金相法中1/2亞共析層處。DCp(HV500)對應(yīng)滲碳層中碳含量約為0.31~0.33%,此界限處為金相法中1/2亞共析層處。DCp(芯部)對應(yīng)滲碳層中碳含量為基體碳含量,一般為0.17~0.23%,此界限處為金相法中基體

4、組織。1.4、結(jié)論從圖中可以看出,DCp(HV500)、DCp(HV550)是不相等的,而在金相法檢測時(shí),這兩點(diǎn)是近似相等的,故用硬度法測試滲碳層深度結(jié)果更精確,更直觀,減少了人為誤差。一、滲碳層碳濃度梯度(即硬度梯度)為了防止?jié)B碳淬火齒輪表面出現(xiàn)剝落、點(diǎn)蝕,提高齒輪承載能力,必須要求滲碳層滲碳濃度從表面至芯部應(yīng)保持平滑的梯度。這種斜度一般推薦為0.25mm深度,碳含量最多下降0.10%。碳濃度梯度檢測采用剝層法進(jìn)行,因此方法操作比較復(fù)雜,檢驗(yàn)時(shí)間比較長,在實(shí)際生產(chǎn)中不經(jīng)常使用。這一指標(biāo)在現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)中采用硬度梯度來反映。硬度梯度在相關(guān)標(biāo)

5、準(zhǔn)中又叫“至芯部硬度降”,即在有效硬化層范圍內(nèi),自齒輪表面向芯部方向的硬度梯度,用“△HV/△EHt”來表示,“△HV”為硬度變化量,“△EHt”為有效硬化層深度的變化量。這一指標(biāo)反映了有效硬化層內(nèi)硬度的平緩程度,不但反映了滲碳層濃度梯度問題,同時(shí)也反映了淬火質(zhì)量,指標(biāo)中規(guī)定了有效硬化層深度下降0.1mm(△EHt),硬度下降應(yīng)小于45HV(△HV)。綜上所述,滲碳層中碳濃度梯度檢測采用硬度法優(yōu)于剝層法。

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