齿轮的表面淬火技术

齿轮常用的表面淬火方法有火焰淬火、感应淬火和接触电阻加热淬火等，此外还有先进的激光淬火等。利用表面加热淬火而得到表面硬化层后，齿轮的心部仍可以保持原来的显微组织和性能不变，从而达到提高疲劳强度和耐磨性并保持心部韧性的优良综合性能。并可以节省能源、减小齿轮淬火畸变。

 

 

 

 

1.表面淬火的分类

见表1。

                                    表1  表面淬火的分类

分类		工艺
粗分	细分
加热时所具有的供热方法	—	感应淬火、火焰淬火、盐浴加热淬火、电解液淬火、接触电阻加热淬火、激光淬火、电子束淬火、离子束淬火、高频脉冲电流感应淬火、太阳能加热淬火等
能量密度	较低能量密度加热	感应淬火、火焰淬火、盐浴加热淬火、电解液淬火等
	高能量密度加热	激光淬火、电子束淬火、离子束淬火、接触电阻加热淬火、太阳能加热淬火等
能量来源	内热源加热	感应淬火、脉冲电流感应淬火等
	外热源加热	火焰淬火、盐浴加热淬火、电解液淬火、接触电阻加热淬火、激光淬火、电子束淬火、离子束淬火、太阳能加热淬火等

 2.表面淬火齿轮的一般技术要求

1）表面淬火齿轮的技术要求见表2。

                              表2  表面淬火齿轮的技术要求

项目	小齿轮	大齿轮	说明
硬化层深度/mm	（0.2~0.4）m①		有效硬化层深度，按标准GB/T 5617—2005规定
齿面硬度HRC	50~55	45~50或300~400HW	如果传动比为1∶1，则大小齿轮齿面硬度可以相等
表层组织	细针状马氏体		齿部不允许有铁素体
心部硬度HBW	调质：碳钢265~280       合金钢270~300		对某些要求不高的齿轮可以采用正火作为预备热处理

①m为齿轮模数（mm）。

2）齿轮表面淬火硬化层分布形式、强化效果及应用范围

                                         a、齿根不淬硬
                                           

工艺方法：回转加热淬火法。

强化效果：齿面耐磨性提高；弯曲疲劳强度没有多大影响，许用弯曲应力低于该钢材调质后的水平。

高频（包括 超音频）淬火	中频（2.5kHz、8kHz）淬火	火焰淬火
感应处理齿轮直径由设备功率决定；齿轮宽度10~100mm；m≤5mm	处理齿轮直径由设备功率决定，齿轮宽度35~150mm；个别可达400mm；m≤10mm	齿轮直径可达450mm；专用淬火机床；m≤6mm，个别情况可到m≤12mm

注：m—齿轮模数（mm）。

                                   b、齿根淬硬
                                                      

工艺方法：回转加热淬火法。

强化效果：齿面耐磨性及齿根弯曲疲劳强度都得到提高；许用弯曲应力比调质状态提高30%~50%；可部分代替渗碳齿轮。

 

高频（包括 超音频）淬火	中频（2.5kHz、8kHz）淬火	火焰淬火
感应处理齿轮直径由设备功率决定；齿宽10~100mm；m≤5mm	处理齿轮直径由设备功率决定，齿轮宽度35~150mm，个别可达400mm；m≤10mm	齿轮直径可达450mm；m≤6mm，个别情况可到m≤10mm

 

                                                    c、齿根淬硬
                                                      

       工艺方法：单齿连续加热淬火法。

强化效果：齿面耐磨性提高；弯曲疲劳强度受一定影响（一般硬化层结束于离齿根2~3mm处）；许用弯曲应力低于该钢材调质后的水平。

高频（包括 超音频）淬火	中频（2.5kHz、8kHz）淬火	火焰淬火
齿轮直径不受限制，m≥5mm	齿轮直径不受限制，m≥8mm	齿轮直径不受限制，m≥6mm

                                                             d、齿根淬硬

                                                     

工艺方法：沿齿沟连续加热淬火法。

强化效果：齿面耐磨性及齿根弯曲疲劳强度均提高；许用弯曲应力比调质状态提高30%~50%；可部分代替渗碳齿轮。

高频（包括 超音频）淬火	中频（2.5kHz、8kHz）淬火	火焰淬火
齿轮直径不受限制，m≥5mm	齿轮直径不受限制，m≥8mm	齿轮直径不受限制，m≥10mm