91 科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
工 业 技 术
2011 NO.17
Science and Technology Innovation Herald科技创新导报
齿轮是汽车结构中的重要基础部件,
齿轮质量的优劣,直接影响着汽车产品的
性能和使用寿命。影响汽车齿轮使用寿命
的因素很多,除
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
、选材、冷加工及使用
条件外、齿轮的热处理质量起着重要的作
用。渗碳及碳氮共渗齿轮热处理质量的好
坏是通过有效硬化层深度、硬度及金相组
织来鉴别的,因此必须对齿轮热处理后的
质量进行准确的检验及严格的控制。
1 检验与控制
1.1渗碳及碳氮共渗层深
(1)金相法测层深
在1987年以前,国内对渗碳及碳氮共
渗件层深的检验多采用“金相法”,各生产
厂家根据本厂的生产特点及产品的使用情
况,制定各自不同的检验
标准
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和技术要求。
用金相法检测层深,必须是在平衡的
组织状态下进行,即零件必须进行等温退
火处理,再进行检验。渗层深度包括过共析
层、共析层及全部过渡区域,即由
表
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面起到
心部组织为止的总深度。共析层深度系指
由表面起至出现显著的铁素体为止的深
度。表面层含碳量应大于0.8%。渗碳层中过
共析和共析层深度应为渗碳层总深度的
50%~75%。
用金相法检测层深最大的问题是:它
是一种间接的测量方法,不能直接反映零
件的使用性能。如果渗碳层深度合格而淬
火组织不合格,用金相法测层深是无法检
测到的。
(2)硬度法测层深
随着汽车产业的发展,检测标准与国
际国准的接轨日趋重要,1988年我国等效
采用了ISO2639《钢件渗碳淬火硬化层深度
的测定和校核》而制定了国家标准GB/
T9450《钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测
定和校核》,即开始使用“硬度法”对渗碳淬
火件进行“有效硬化层深度”的检测。标准
规定:从零件表面到维氏硬度值为550HV1
处的垂直距离为零件的淬硬层深度,也叫
有效硬化层深度。
用硬度法检测层深,它的检测结果直接
反映了零件的使用性能,因而更直观有效。
在QC/T262及QCn29018汽车行业标准
中,对汽车渗碳及碳氮共渗齿轮的有效硬
化层深度的检测部位及方法进行了明确规
定:从轮齿表面起,在9.81N(1Kgf)载荷下
测至550HV,也可以在49.031N(5Kgf)载荷
下测至515HV处的垂直距离。
(3)深度的控制
齿轮表面的硬化层深度是使其获得优
良性能的重要参数。不同用途,不同模数的
齿轮,其深度亦不相同。对同一种齿轮而
言,如果层深过厚,会导致齿轮的弯曲疲劳
性能下降,脆性增大,而如果层深过薄,也
会降低弯曲疲劳强度,还会造成齿面早期
疲劳剥落,甚至硬化层被压碎。为了使齿轮
获得良好的抗弯曲疲劳性能,渗碳层深度
不宜太厚;但在要保证齿面的抗接触疲劳
性能时,则渗碳层应以深一些为好。如何合
理地选择渗碳层深度,一般是根据齿轮材
料,使用情况和工艺条件做全面考虑。通常
是依据齿轮模数的大小进行确定。
影响硬化层深度的主要因素有:渗碳
介质的碳势,渗碳温度,渗碳时间,工件的
表面状态,装炉量等等
1.2表面硬度
表面硬度为齿宽中部节圆附近的表面
的硬度。
汽车齿轮表面硬度要求一般为HRC58
-63,我公司的产品要求在HV700以上。表
面硬度是齿轮热处理的一个至关重要的因
素,表面硬度低,耐磨性能差,降低抗接触
应力的能力,使齿面容易形成疲劳剥落。表
面硬度不合格是常见的热处理缺陷之一,
渗碳及碳氮共渗齿轮硬度不足多由渗碳时
间不足,淬火时脱碳,淬火温度过低,淬火
冷却速度不足,表面残余奥氏体量过多,回
火过度,工件表面不清洁等因素造成的。
1.3碳化物数量及分布
根据渗层中碳化物的大小、形状、数量
及分布情况分为8级,评定时按QC/T262及
QCn29018中的碳化物级别图进行,常啮合
齿轮1-5级合格,换档齿轮1-4级合格,检
测部位以齿顶角及工作面为准。
渗层中碳化物的数量、形状以及分布,
直接影响着齿轮的使用寿命,块状呈断续
网状或者网状分布的碳化物,它们破坏了
金属基体的连续性,起着造成应力集中的
缺口作用,并可能成为裂纹源。在齿轮使用
过程中,导致牙齿折断,齿端崩损,加速齿
面疲劳麻点的形成和剥落。
值得提出的是,齿轮表面是否需要有
明显的碳化物存在,目前的意见尚不一致,
一种看法是:由于齿轮在使用时主要是由
于接触应力作用而损坏,而碳化物的存在
容易成为疲劳的起始点,所以主张齿面应
无明显碳化物。另一种看法是:为了保证齿
面具有足够的碳浓度和良好的耐磨性,使
齿面上均匀分布着细小颗粒状的碳化物是
必要的。
目前普遍认为,从兼顾疲劳强度和耐
磨性能出发,将渗碳层表面的碳浓度控制
在0.8%~1.05%范围之内,是比较合理的。
生产中往往由于渗碳浓度过高,造成渗
层中碳化物级别超出要求范围,所以应严
格控制热处理工艺,保证生产出合格产品。
1.4非马氏体组织
国家标准中规定:表面非马氏体组织
最深不得超过0.02mm。
所谓非马氏体组织,通常是指在渗碳
或碳氮共渗层中最表面出现的黑色组织或
黑色网络组织,这种组织只有极薄的一层,
约为0.008~0.04mm,这种黑色组织一般为
屈氏体组织。
零件在渗碳气氛中,由于氧原子在其
表面上富集,并沿着晶界向里扩散,致使钢
中的铬、锰、硅等元素发生内氧化,同时又
因为渗入的碳与其它合金元素相互作用,
生成合金碳化物,故而造成了在氧化物或
碳化物附近区域奥氏体中合金元素的贫化
现象,在淬火过程中,零件的表面区形成了
沿晶界分布的屈氏体组织,轻者呈网状,重
者则连成片。
如果在齿面上出现较深的非马氏体组
织,势必造成表面硬度下降,加剧麻点磨损
和疲劳剥落的产生,这是不允许的。
2 小结
齿轮的热处理质量直接关系到齿轮的
使用寿命,即:齿轮的表面及心部的金相组
织缺陷直接影响着齿轮使用性能。
在现生产中,通常是以零件的金相检
验来保证产品的热处理质量,稳定产品的
热处理工艺,生产合格产品。同时也可以通
过理化
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
的方法,根据零件的损坏形态,
原材料的结构缺陷,判定零件损坏的性质,
分析失效原因。
参考文献
[1]方向威,等编著.金相检验.机械电子工
业部理化人员资格培训教材.
[2]李炯辉,林德成编著.金属材料金相图
谱.机械工业出版社.
渗碳及碳氮共渗齿轮热处理质量检验综述
赵美惠
(山东上汽汽车变速器有限公司 山东省烟台市 265500)
摘 要;齿轮的热处理质量直接关系到齿轮的使用寿命,而齿轮的热处理工艺通常有二种:渗碳及碳氮共渗,通用对层深、硬度及金相组
织的检测,可以很好的控制齿轮的热处理质量。
关键词:金相法 硬度法 硬度 碳化物
中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(b)-0091-01