齿轮热处理方法的确定步骤

相关知识

一、齿轮热处理方法

齿轮热处理工艺一般有调质正火、碳渗（或碳氮共渗）、氮化、感应淬火等四类。

调质处理通常用于中碳钢和中碳合金钢齿轮。调质后材料的综合性能良好，容易切削和跑合。正火处理通常用于中碳钢齿轮，其可消除内应力，细化晶粒，改善材料的力学性能和切削性能。

硬齿面齿轮，当硬度大于350 HBS时，常采用表面淬火、表面渗碳淬火与渗氮等的热处理方法。表面淬火处理通常用于中碳钢和中碳合金钢齿轮。经过表面淬火后齿面硬度一般为40～55 HRC，增强了轮齿齿面抗点蚀和抗磨损的能力，齿心仍然保持良好的韧性，故可以承受一定的冲击载荷。渗碳淬火齿轮可以获得高的表面硬度、耐磨性、韧性和抗冲击性能，能提供高的抗点蚀和抗疲劳性能。

与大齿轮相比，小齿轮循环次数较多，而且齿根较薄。两个软齿面齿轮配对时，一般使小齿轮的齿面硬度比大齿轮高出30～50 HBS，以使一对软齿面传动的大小齿轮的寿命接近相等，也有利于提高轮齿的抗胶合能力。而两个硬齿面齿轮配对时，大小齿轮的硬度大致相同。

现在，齿轮热处理的主要诉求是提高齿面硬度，渗碳淬火齿轮的承载能力可比调质齿轮提高2～3倍，使用较多。但采用何种材料及热处理方法应视具体需要及可能性而定，如表3-12所示。常见的热处理案例见表3-13。

表3-12　不同材料的热处理特点及适用条件

表3-13　常见齿轮热处理案例

二、齿轮加工不同阶段的热处理

齿轮加工中一般会在锻造或铸造后、齿形加工过程中进行热处理。

1．锻造或铸造后的毛坯热处理

目的：消除锻造及粗加工所引起的残余应力，改善材料的切削性能和提高综合力学性能。

热处理工序：正火或调质。

2．齿形加工过程中的热处理

目的：提高齿面的硬度和耐磨性。(www.xing528.com)

热处理工序：退火、渗碳淬火、高频淬火、碳氮共渗或氮化处理等。

三、齿轮热处理常用设备

热处理设备是对零件进行退火、回火、淬火、加热等热处理工艺操作的设备。现有的热处理设备种类较多，如渗碳炉（见图3-32）、真空炉、回火炉（见图3-33）、焙烧炉、箱式炉、硝盐炉、时效炉、感应炉、盐浴炉、退火炉、淬火炉（见图3-34）等。

选用的热处理设备在满足热处理工艺要求的基础上，应有较高的生产率、热效率，且能耗较低。通常，当产品有足够批量时，选用专用设备有最好的节能效果，如图3-35所示。

图3-32　渗碳炉

图3-33　回火炉

图3-34　淬火炉

图3-35　齿面退火

想一想：您还了解哪些齿轮热处理设备？

（1）齿轮加工中，在锻造或铸造后、齿形加工过程中一般采取什么热处理？为什么？

（2）完成任务单3.1的相应任务。一齿轮要求齿轮表面需淬火，齿面硬度达58～64 HRC，芯部硬度为35～48 HRC，材料选用45钢，根据齿轮的技术要求，确定该齿轮的热处理方法。