材料和试验的质量控制要求及标准

齿轮材料及热处理的质量要求按照DIN 3990 T5以及ISO 6336-5划分成3个水平。这3个水平分别用ME、MO和ML来表示，ME是最高的质量等级。

根据材料形式和质量水平，质量控制的特殊要求、材料要求及试验有所不同。点蚀和弯曲疲劳的强度值取决于质量水平。DIN 3990 T5及ISO 6336-5给出了相关数值。DNV的分类注释N41.2部分基于ISO 6336，分类注释41.2中的材料和试验要求如下：

齿轮的试验和检查要求取决于采用的热处理形式，下面的热处理形式在其后的内容中介绍：

1）表面硬化；

2）整体硬化合金钢（淬火加回火）；

3）氮化。

1.表面硬化齿轮

风力机齿轮表面硬化钢的试验要求一般对应于按照DNV分类注释41.2定义的普通和中等级别的质量。更高级别的材料和热处理质量控制可以导致持久极限的增加（见分类注释41.2）。

认证要求如下：

1）化学成分；

2）力学性能（包括Charpy-V）；

3）超声波试验。

对要进行表面硬化的钢，热处理之前必须记录力学性能，最终热处理之后这些性能一般也要记录。

在环境温度下，大小齿轮切向方向的冲击能量（kV）不能低于材料形式批准时的规定值，不能低于30J。

对于表面硬化有下列要求：

1）核心硬度随机检查。

2）为了避免退火过程大的变形，机械加工前应进行适当的热处理。

3）渗碳是在受控的大气熔炉中通过燃气来完成的，熔炉装备有碳位控制及连续的记录。

整个表面硬化过程以一定的间隔进行检查，包括：

1）表面的微结构：马氏体最高不超过15%，其余是奥氏体及较好分布的铁素体（较高比例的残余奥氏体是可以接受的，它提供了较高的安全系数，可以抵抗磨蚀）。

2）脱碳：放大500倍不可见。

3）核心微结构：马氏体/贝氏体在关键的齿根区域没有自由的铁素体。

表面硬化过程每一硬化批次、每一材料正常情况下都应进行记录，并带合格证，它包括下述内容：

1）硬化曲线；

2）核心冲击能量（kV）。

如果替代过程被批准，合格证必须基于附加的试验。附加试验的试样必须由实际齿轮所用同样材料及热处理制造，附加试验由切向方向取样不能单独锻造。如果不能切向取样，轴向或径向取样也可以接受。(www.xing528.com)

附加试样的直径不能小于正常试样的2倍，最小不能小于20mm。更进一步讲，其尺寸必须至少能做两个试样以便进行核心冲击能量试验。

硬化曲线（硬度是深度的函数）根据受10～50N载荷时的硬度测量决定，预计的打磨量必须减去。

在批准文件中要求记录硬度为550HV、400HV和300HV的深度以及核心的硬度。进一步讲，表面以下任何点的硬度不能超出表面硬度（打磨前）30HV。核心冲击能量不低于批准要求，任何情况下不低于30J。

正如上面提到的，表面硬化过程（附加）对每一个批次、每一种材料必须正常记录。如果制造商有完善的质量保证体系能够保证产品的可重复性，用同样材料，但处理不同的试验也是可以接受的。特别是在化学成分上的一些限制，与热处理过程相结合，必须确保获得所要求的核心性能。这一部分质量保证体系必须经历特别的评估，简化的冲击试验也可以考虑。

表面硬化齿轮整个齿面上最小齿根空间硬度为58HRC，否则，齿根的许用应力应减少，参见分类注释41.2第3部分第7节。

对于某些特殊的材料，大型齿轮要获得这些性能可能是困难的，可能要求控制试验。因此，生产商可以进行特定的工艺试验以便记录各种材料的许用尺寸。比试验尺寸小的零件不需要记录齿根强度。

如果零件超过试验尺寸，或者制造商没有进行工艺试验，那么齿根空间硬度应在中面（Mid face）上进行检查。如果硬度小于规定的最小值（如果没有其他规定则为58HRC），那么需在整个齿面宽度上进行测量。

2.渗氮齿轮

渗氮齿轮的渗氮工艺过程对每一批次、每一材料应进行记录，合格证包括：

1）硬度曲线；

2）白层厚度。

如果没有规定替换的工艺，合格证应基于附加试样。附加试样由与实际齿轮同样热处理的同种材料制造。

附加试样的直径不能小于正常试样的2倍。硬度曲线（硬度作为深度的函数）由10～50N的载荷作用下的硬度测量来决定。试验必须从表层到核心，如果需要打磨，必须减去预计的打磨量。

在合格证中要求记录硬度400HV的深度及核心硬度。

白层厚度不能超过10μm。

正如上面提到的，氮化过程对每一硬化批次、每一种材料都必须进行记录。附加试样材料相同但处理方法不同也是可以接受的，但生产商必须有质量保证体系，以确保有足够的可重复性。

3.检查

对齿区域，包括齿端，要求采用湿式荧光磁粉探伤的方法进行100%的表面裂纹检查。如果要求，可以考虑进行渗透探伤检查。

大小齿轮的齿形精度，参照ISO 1328（1975）或相应的国家标准进行检查记录。

针对下述方面进行视觉检查：

1）侧面的表面粗糙度检查；

2）齿根倒角的表面粗糙度检查；

3）齿圆角半径；

4）齿根圆角可能的磨削退刀槽，任何齿根圆角的磨削，特别是开退刀槽，将导致许用应力的减少，参见分类注释41.2第3部分第7节。