渗碳淬火齿轮有效硬化层深度的理论计算

渗碳淬火齿轮的应用日益广泛。为提高齿轮的承载能力,必须使之获得足以抵抗接触疲劳破坏的有效硬化层。可通过分析齿轮失效机制和损伤过程,运用赫兹应力公式、藤田公式及Smith理论,在弹性范围内计算渗碳淬火齿轮的有效硬化层深度,同时提供了计算渗碳淬火齿轮有效硬化层深度的经验公式。     

20CrMnTi钢渗碳淬火回火工艺改进

对20CrMnTi钢半轴齿轮渗碳淬火回火后硬化层深浅不一现象进行了研究。通过控制渗碳井式炉内上下温差、严格执行渗碳工艺、改进淬火回火工艺等措施,有效控制了硬化层深度,保证了半轴齿轮质量。     

新型高合金钢渗碳齿轮心部硬度研究

17CrNiMo6钢是一种典型的齿轮用钢。采用齿形试样研究了不同模数的17CrNiMo6钢齿轮经渗碳淬火后齿根下截面中心的硬度,测定了有效硬化层深度所对应的含碳量。结果表明,齿根下截面中心部位的硬度随齿轮模数和齿根下截面厚度的增加而有规律地降低,预测硬度值与实测值相符合,不同模数齿形试样有效硬化层深度所对应的含碳量也不相同。     

金相法测量渗碳(碳氮共渗)齿轮的有效硬化层深度

汽车、拖拉机齿轮大多采用渗碳或碳氮共渗淬火的表面热处理 ,以提高齿轮的耐磨、抗疲劳强度等性能。国内汽车、拖拉机齿轮制造行业对此类齿轮的检验 ,过去一直采用金相法测量渗层深度。随着与国际标准的接轨 ,我国新制订的国家标准ＺＢＴ0 40 0 1-88及ＱＣｎ2 90 18-91中明确规定应采用显微硬度法测量渗层的有效硬化层深度。勿用置疑有效硬化层深度更能代表齿轮渗碳 (碳氮共渗 )淬火处理后的综合机械性能 ,但国内大多数齿轮生产厂家由于老标准应用的时间较长 ,已形成了习惯 ,对新的标准还不完全适应 ;另有少数工厂不具备检测有效硬化层深度…     

渗碳齿轮齿根部的硬化层深度分析

渗碳齿轮的硬化层深度通常按现有标准检测齿轮节圆部位[1-2],对齿根处的硬化层深度没有提出要求.但在实际使用中,齿根承受的交变应力最大,齿根的硬化层深度对齿轮的弯曲疲劳寿命影响最大,目前对齿轮齿根渗碳层研究的数据不多[3].在一些国外提供的加工图纸中,要求渗碳齿轮节圆、齿根部的硬化层深度都要达到图纸技术要求规定的硬化层深度范围.作者对4820H钢材料的齿轮进行了试验,检测了试样渗碳淬火、回火后齿轮齿顶、节圆和齿根处硬化层深度的差异情况,以确定齿根部和节圆处的硬化层深度是否能达到图纸技术要求规定的范围.     

合金钢气体渗碳淬火过程的计算机模拟

以合金钢齿轮18Cr Ni Mo7为设计原型,通过合金渗碳建模、渗碳淬火过程的计算机模拟得到了合金齿轮不同区域的渗碳变化规律,并采用有效硬化层法、金相法和化学剥层法得到了实际渗碳过程中的渗碳层深度与碳浓度分布特征。结果表明,随着距离合金齿轮表面距离的增加,碳含量逐渐降低;采用化学分析法测得的不同部位的碳含量分布与计算机模拟结果吻合。可以通过计算机模拟的方法预测渗碳工艺条件下最终热处理完成后有效硬化层的深度,这样就可以增加生产效率。     

20CrMnTi齿轮渗碳淬火的计算机模拟与验证

采用有限元模型对20CrMnTi齿轮的渗碳过程进行了计算机模拟,建立了齿轮渗碳过程的数学模型,并通过化学剥层法验证了计算机模拟结果的可靠性,对比分析了3种渗碳层测试方法对20CrMnTi渗碳结果的影响。结果表明,采用计算模型得到的渗碳层碳浓度分布计算值与实测值非常吻合,二者之间的误差在5%范围内,表明计算模型可以对20CrMnTi齿轮的渗碳过程进行有效模拟;金相法、有效硬化层法和化学剥层法的渗碳层深度测量结果中,有效硬化层法测得的深度最小,其次为金相法,而化学剥层法测得的深度最大;有效硬化层2.1 mm处对应的化学剥层法测得的含碳量为0.36%,与计算模拟结果非常吻合,验证了渗碳计算模型的准确性。     

渗碳淬火的风机齿轮金相检验标准探讨

目前,风机行业还没有渗碳、淬火和回火零件的金相检验标准。为此,对相应的渗碳、淬火、回火零件的现行国家和行业标准进行了对比、分析。在此基础上,根据渗碳、淬火的风机齿轮的特点,并参考了公司控制渗碳淬火齿轮畸变的科研成果及国内外渗碳淬火技术的进展,制订了适用于渗碳淬火风机齿轮的金相检验标准(草案)。检验项目包括:预备热处理组织、心部组织、硬化层深度、马氏体级别、残留奥氏体级别、碳化物级别以及内氧化级别等。     

渗碳齿轮的感应加热淬火

渗碳件通常都是进行整体淬火回火。某产品的齿轮渗碳后整体淬火因畸变大而达不到要求。该齿轮渗碳后采用感应加热淬火,测定其硬化层的组织、硬度分布,并与经整体淬火的齿轮作比较。结果表明,经感应加热淬火的齿轮畸变小,可得到仿形的硬化层,硬化层性能与整体淬火后的相当。对于轻载荷零件,渗碳后感应淬火是可行的。     

热处理对机械齿轮钢组织和性能的影响

通过在17Cr2Ni2Mo齿轮钢基础上添加微量元素V、Nb的方法制备新型齿轮钢G1,采用渗碳后直接淬火和一次淬火工艺对两种齿轮钢进行热处理,对比分析了热处理工艺对齿轮钢组织、性能和热处理变形趋势的影响。结果表明:直接淬火工艺下,齿轮钢渗碳层中可见不合格的沿着晶界网状分布的碳化物组织,一次淬火工艺下渗碳层为细小的碳化物+马氏体组织;在两种热处理工艺下,G1钢的渗碳层显微硬度要高于17Cr2Ni2Mo钢,且直接淬火工艺下渗碳层的显微硬度要高于一次淬火工艺下渗碳层的显微硬度,两种齿轮钢的有效硬化层深度都约为1.7 mm;在淬火温度为860℃、回火温度为150℃时,G1齿轮钢渗碳层的显微硬度最大,为适宜的齿轮钢热处理方案;添加V、Nb的G1齿轮钢的热处理变形趋势要小于17Cr2Ni2Mo齿轮钢。     

渗碳齿轮有效硬化层的碳浓度研究

利用端淬试验得到了几种典型齿轮用钢的渗碳层淬透性曲线及参考含碳量曲线，并讨论了钢材成分、工件尺寸及淬火烈度对参考含碳量的影响，为渗碳齿轮有效硬化层的碳浓度设计提供了一定的依据     

从动齿轮裂纹分析

采用化学分析、力学性能试验、金相分析、扫描电镜对在调质处理中产生裂纹的从动齿轮进行分析，结果表明：锻造过热和碳含量超标是造成裂纹的主要原因，并提出了预防措施。     

调速器飞锤支架全渗碳层深度的研究

对几种典型飞锤支架用钢进行渗碳、淬火回火,分别用金相法和硬度法测定渗碳层深度,通过对检测结果的对比分析,探讨了其平衡组织中60%铁素体处的渗层深度、硬度为513 HV处的渗层深度及硬度法测定的全渗碳层深度之间的对应关系,并分析了材料的淬透性、淬火工艺参数及淬火介质等因素对渗碳硬化层深度的影响,其结果为飞锤支架渗碳淬火的生产过程控制、现场检测提供了依据.     

工业机器人用SCM420钢行星齿轮热处理工艺的优化

针对工业机器人用SCM420钢制行星齿轮热处理畸变问题,采用改进的正火工艺以调整渗碳前的预备组织,并设计合理的装料方案和冷却方式等措施,同时在渗碳过程中采用阶梯升温的工艺,有效地控制了渗碳淬火过程中齿轮畸变。结果表明,采用优化正火后可得到均匀一致的铁素体+珠光体的组织,硬度为175 ~180 HBW。随后经渗碳淬火回火后,批量生产的行星齿轮表面硬度、心部硬度和有效硬化层深度均值分别为59.74 HRC、40.44 HRC和0.530 mm。渗碳层中的马氏体级别为1级,残留奥氏体和碳化物级别为1~2级;心部组织级别为1~2级。齿轮精度、平面翘曲、齿沟振幅和齿形齿筋等全部满足技术要求。     

提高线材厂FJ320减速机齿轮使用寿命的技改措施

针对线材厂FJ320减速机高速齿经常出现磨损、断齿等现象，采取将齿轮材质改为20CrNiMo4A、高频淬火改为表面渗碳淬火等措施，提高了齿轮使用寿命。     

H32058从动齿圈中频感应加热预热淬火

分析了H32058从动齿圈经中频淬火后出现的淬硬层分布不均和淬火裂纹等缺陷的原因，通过重新设计感应器和反复工艺调试，利用两次中频加热淬火方式实现预热中频淬火，获得了沿齿廓分布的淬硬层。     

18CrNiMo7-6齿轮钢真空渗碳工艺研究

在轨道交通重载机车主动齿轮生产工艺中引入真空渗碳油淬工艺。研究主动齿轮18CrNiMo7-6材料的真空渗碳工艺,并与该齿轮常用的传统可控气氛渗碳工艺进行对比,对热处理后试样的碳浓度、硬度、有效硬化层深度、金相组织等进行检测分析。结果表明:该主动齿轮真空渗碳比传统可控气氛渗碳节约18%的工艺时间,且真空渗碳后的组织无内氧化、非马氏体等不良组织,马氏体、碳化物等组织级别均符合该机车主动齿轮技术条件。     

Carb-O-Prof专家系统自适应优化工艺程序设计的参数分析

Carb-O-Prof专家系统是易普森多用炉的目标自适应优化系统。边界条件设定的科学性,对于获得理想的渗碳淬火组织、目标层深与实际层深的一致性以及组织与层深的重复性和再现性至关重要。从Carb-O-Prof专家系统中的合金系数、调整系数、材料原始含碳量、层深结束处碳含量四个参数结合实际应用分别予以讨论。     

Modeling the Effect of Carburization and Quenching on the Development of Residual Stresses and Bending Fatigue Resistance of Steel Gears

Most steel gears are carburized and quenched prior to service to obtain the desired specific strength (σ/ρ) and hardness requirements. Use of carburization and quenching of steel gears creates a compressive residual stress on the carburized surface, which is beneficial for improving both bending and contact fatigue performance. Also, higher carbon content in the carburized surface decreases the starting temperature for formation of the martensitic phase and delaying the martensitic transformation at the part surface during the quenching hardening process. During the martensite phase formation, the material volume expands. The delayed martensitic transformation, coupled with the associated delayed volume expansion, induces residual compressive stress on the surface of the quenched part. The carburized case depth and distribution of carbon affect both the magnitude and the depth of the resulting residual compressive stress. In this article, the effect of carbon distribution on the residual stress in a spur gear is presented and discussed using finite element modeling to understand the intrinsic material mechanics contributing to the presence of internal stress. Influence of the joint on thermal gradient and the influence of phase transformation on the development of internal stresses are discussed using results obtained from modeling. The residual stress arising due to heat treatment is imported into single-tooth bending and dynamic contact stress analysis models to investigate the intrinsic interplay among carbon case depth, residual stress, bending load, and torsional load on potential fatigue life. Three carburization processes, followed by oil quenching, are examined. A method for designing minimum case depth so as to achieve beneficial residual stresses in gears subjected to bending and contact stresses is suggested.     

风电齿轮热处理技术现状和趋势

从技术体系、选材、设备仪表、淬火介质和检测技术方面,回顾了40年来我国风电热处理技术的历史进展;分析了化学成分、淬透性、带状偏析、纯净度、硬化层设计等关键热处理技术指标和齿轮强度基础数据研究现状,以及国内与国际先进水平的差距;归纳了技术路线应聚焦于:齿轮强度提升、原材料改善,绿色节能介质推广、自动高效装备应用,虚拟热处理应用等5个方面;提出了感应淬火全齿宽淬硬、清水淬火、高效强化喷丸、高温渗碳、连续设备及虚拟热处理关键技术将主导风电齿轮热处理工艺与装备“绿色”、“智能”、“精确”的发展趋势。