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齿轮淬火变形的分析和对策

7T火车后桥锥齿轮是汽车传递动力和改变速度的重要零件，工件材料为22CrMOH钢。生产中发现，齿轮热处理后部分工件出现贯穿性裂纹，另外一些齿轮发现起边超差缺陷，造成不少齿轮失效报废。

锥齿轮要求渗碳层深度为1.7-2.1mm，碳化物为1-5级，马氏体和残留奥氏体为1-5级，表面硬度为60-64HRC，芯部硬度为35-40HRC。检验发现齿轮花键根部应力集中部位是裂纹源处，裂纹沿轴向扩展贯穿轴颈本体，部分主动齿轮裂纹严重贯穿齿根与齿顶处，开裂特征明显。金相组织检验发现，主动齿轮带状组织中铁素体带处是裂纹源头，裂纹扩展并与带状组织平行。部分裂纹呈锯齿状形貌，同事出现严重的次生裂纹，部分裂纹呈碎裂状形貌。

分析认为，从动齿轮畸变超差失效是因工件组织均匀性差，带状组织严重引起的，工件在热处理中各个部位膨胀系数以及相变比体积变化差异大，引起较大的组织应力，造成工件畸变过大超差而失效。主动齿轮出现轴向裂纹系因带状组织严重超差造成的。由于带状组织严重，相邻部位显微组织不同，差异很大，在外力作用下，性能薄弱处和强弱带间适应力集中处，该处力学性能低而各向异性明显，并且处于高应力作用，其横向强度比纵向断裂强度明显低下，在热处理中产生的组织应力和热应力作用下，主动齿轮在应力集中薄弱区域萌生裂纹并扩展快裂。

根据以上分析，提出工艺改进措施如下：

（1）生产中从首工序严吧材料检验质量关口，要求带状组织≤3级，其他各项技术参数，性能指标合格，不允许不合格材料混入生产流程。

（2）齿轮锻件毛坯件应进行金相检验，带状组织≤3级的合格坯件可进入加工程序，防止不合格锻件进入再加工工序。

（3）建议钢厂个锻造厂采用新技术工艺，提高钢材和锻件毛坯组织性能质量，为减少和消除齿轮组织缺陷和畸变裂纹缺陷失效奠定基础。

高频淬火和（超音频）中频淬火的区别

1、高频淬火淬硬层浅（1.5~2mm）、硬度根据客户工件材质不同硬度要求不同、工件不易氧化、变形小、淬火质量好、生产，适用于摩擦条件下工作的零件，如一般较小的齿轮、轴类（所用材料为45号钢、40Cr）；

2、超音频淬火硬度层（1.5-3mm）

3、中频淬火淬硬层较深（3~5mm），适用于承受扭曲、压力负荷的零件，如曲轴、大齿轮、磨床主轴等（所用材料为45号钢、40Cr、9Mn2V和球墨铸铁）。

感应加热时，工件截面上感应电流的分布状态与电流频率有关。电流频率愈高，集肤效应愈强，感应电流集中的表层就愈薄，这样加热层深度与淬硬层深度也就愈薄因此，可通过调节电流频率来获得不同的淬硬层深度。常感应加热速度*快，只需几秒或十几秒。淬火层马氏体组织细小，机械性能好。工件表面不易氧化脱碳，变形也小，而且淬硬层深度易控制，质量稳定，操作简单，特别适合大批量生产常用于中碳钢或中碳低合金钢工件，例如45、40C*MnB等。也可用于高碳工具钢或铸铁件，无缝钢管内壁淬火机厂家，一般零件淬硬层深度约为半径的1／10时，即可得到强度、耐疲劳性和韧性的良好配合。感应加热表面淬火不宜用于形状复杂的工件，因感应器制作困难 .

超音频感应加热 30～36kHz 淬硬层能沿工件轮廓分 中小模数齿轮表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和塑性(即表面淬火)，或同时改变表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性，及表面硬度比前者更高(即化学热处理)的方法。 根据电流频率，感应加热表面淬火，可以分为:高频淬火;100-1000kHz. 中频淬火;1-10kHz. 工频淬火;50Hz超音频淬火：10-100KHZ

高频热处理设备淬火操作规程

一、必须经培训或有经验者方可操作高频热处理设备，并操作负责人，工作时不可让非工作人员随便调动

二、检查设备各部分接地线是否安全，淬火机床各项功能是否正常；

三、开启水泵，检查冷却水出水是否通畅，避免用手触及设备的冷却水。

四、设备各部分冷却系统正常，再给设备送电。

五、工作前必须检查规定的防漏电保护装置是否齐全和正常。

六、设备在工作过程中发生异常现象，应首先切断高压，再分析排除故障。

七、检查设备时，应预先声明故障原因，然后再检修。操作工不得独自检修。

八、工作结束后，首先断电，设备断电后，继续供水15～20min，使设备得到充分冷却。

九、环境需求

设备工作环境应无粉尘，无导电粉尘，无腐蚀性气体。

海拔高度≤2500

环境温度2-40℃，相对湿度≤85％。

保证设备工作场合通风良好，以保证设备的正常通风冷却。

十、设备安装

1、把设备放置到方便使用和操作的位置，注意主机柜四个万向轮应根据需要进行防滑处理.变压器柜应保证下方通风正常。

2、按照铭牌把准备好的电源和水路连接完成。电路各接点接触均良好，无松动，无漏接。水路无漏水，无错接现象。