ag尊龙app-kb88凯时官网登录的定义就是通过温度的变化改变工件内部显微组织，进而获得理想性能的工艺，而工件的性能往往多种多样，有些性能还存在彼此之间的矛盾关系。例如我们经常遇到的强度和韧性，在一定范围内存在此消彼长的关系。因此，我们从教科书中得到的专业启蒙教育就是，如何借助于工艺获得良好的强韧性搭配。
一、齿轮类零件的平衡关系
就齿轮类零件而言，基于其复杂的受力状态，强度和韧性无疑是最基本、最重要的性能，我们在要求轮齿表面具有高硬度、高疲劳强度的同时，还应该具备良好的冲击韧性，尤其是对于承受冲击载荷的越野车辆、工程机械齿轮，以及自然条件和载荷多变的风电齿轮等。因此，我们将“刚柔并济、内外兼修”作为齿轮热处理的最高境界。
要接近或趋向于上述目标，需要斟酌的因素，或者说要处理的平衡关系很多，其中包括：
（1）表面硬度的确定
根据表面、脆性甚至磨削性能的要求，大部分齿轮的表面硬度控制在58~62hrc的范围。
（2）心部硬度的选择
有研究表明，齿轮心部硬度处于38hrc附近时，具有最好的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，在确定心部硬度范围时，还需平衡齿轮模数、材料淬透性以及变性倾向的关系。
（3）硬化层深度的确定
目前一般取15%~25%mn作为有效硬化层深度，这里需要掌握的一个平衡关系，就是节圆位置与齿根位置的硬化层匹配关系。为了避免两处的硬化层深度相差悬殊，有些企业标准中明确规定，齿根拐角处硬化层深度不得低于节圆初深度的70%。如美国eaton公司就明确规定，有效硬化层以轮齿节圆为准，允许齿根比节圆处最多浅30%。
（4）表层中残留奥氏体数量的问题
残留奥氏体作为亚稳组织不仅影响，也存在着由于后续转变而影响工件尺寸和形状变化的问题，因此，某些精密零件就有通过深冷处理而减少或消除残留奥氏体的要求。但是残留奥氏体组织并非一无是处，它在吸收内应力能量，阻滞微裂纹扩展，提高断裂韧性方面的积极作用也是明确的，因此，有专家建议，将齿轮表层的残留奥氏体量控制在16%~19%的水平。
国外残留奥氏体与马氏体组织是分别要求的，而且往往只有残留奥氏体的要求，并无马氏体的要求。残留奥氏体级别用百分比来表示，对于汽车、工程机械齿轮来说，残留奥氏体量应低于20%，相当于国内标准的3级，也有要求低于10%的情况，相当于国内标准的2级。
（5）低温回火处理
渗碳淬火后低温回火处理非常重要，稍有不慎，就会前功尽弃。常规回火温度为180~200℃，但是由于担心表面硬度等不达标，国内家普遍采用较低的回火温度，有的已经低于160℃。
较低的温度如果再加上保温时间不够，就难以消除硬化层内的残留应力，这样的齿轮往往是硬度有余，而韧性不足，在以后服役条件下容易出现断齿、崩角等严重质量事故，有的齿轮轴在校直时就出现裂纹。
事实上，回火时虽然马氏体中析出的碳化物造成硬度下降，但与此同时残留奥氏体会转变成新的马氏体或贝氏体，同时增加表面压应力，表面硬度未必有明显降低。有人统计，200℃和230℃回火，无论是在、硬化层强度，还是表面压应力方面都不会是质的变化。相反，在硬度相近的情况下，经过略高温度回火的零件，冲击韧性更佳，这与调质时所谓高淬高回能得到更佳综合力学性能的道理是一样的。
二、齿轮平衡关系实例
下面是最近遇到的几个实例，从中可以体会到热处理行业内比比皆是的平衡关系。
1.复杂结构齿轮的热处理
齿轮如图1所示，其结构特点是内有两段花键，外有轮齿，沿轴向截面对称性差，在普通气氛渗碳炉（多用炉、连续炉）渗碳淬火处理，其变形量基本全部超标。
图1 复杂结构齿轮
该齿轮的热处理难点就集中于控制内孔的椭圆与锥度变形，因此，减缓淬火烈度，降低齿轮内应力就成为一个选项。而热处理具备的两个有利条件是：该齿轮材料为19crni5，淬透性较好；公司具备可以气体淬火的真空渗碳炉。
因此，工艺改为960℃×2h渗碳，然后n2淬火，最后低温回火，既获得了合格的金相组织，又确保变形量满足要求。
2.某齿轮热处理工艺改进
齿轮结构如图2所示，其特点是齿顶较尖，而且螺旋角β较大，变性倾向大，用常规工艺试验多次，变形量超差。另外，客户对金相组织要求较高，其中次表层itp组织深度≥0.1mm。
众所周知，itp组织（中间转变产物）是由于次表层淬透性降低而形成贝氏体或托氏体等非马组织，有时被称为次贝组织。国外齿轮产品金相组织经常有itp深度的技术要求，有的标准中规定itp深度须大于对应硬化层深度的一定比例，是衡量硬化层质量的重要指标。其主要影响因素包括材料淬透性、淬火冷却速度、工件尺寸以及表面碳浓度等。
如果从控制itp深度角度考虑，提高齿轮淬火烈度也是一个方向，但这又加大了齿轮的变形倾向。本项目采取的措施是适当提高渗碳后期的碳势，在前的保温阶段通入适量的nh3，彻底解决了itp组织深度问题。
图2 齿轮图片
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