齿轮材料热处理方式及其要求.docx

齿轮材料热处理方式及其要求正确选择齿轮固然很重要，但如果没有选择好适宜的热处理，那将是前功尽弃， 可以说材料选择是前提，热处理方法得当是关键一、齿轮热处理方式与其性能特性1、调质处理：调质处理使材料获得优良的综合性能，这种热处理常常用于中碳钢和中碳合金钢，如45#、40Cr或40MnB材料，如果齿轮受到的冲击应力和齿面接触应力不是很 大的情况下，这种热处理是适宜的，这种材料强韧性使得齿轮齿根抗弯曲能力强，抗 疲劳能力也是优良的但是调质处理齿轮齿面硬度不够，耐磨性偏差2、 调质处理+表面淬火：这种热处理方式补充单一调质处理的不足，使齿轮齿面硬度得到提高，耐磨性 也随之增强，但是另一个问题仍未解决，就是中碳钢和中碳合金钢材料经过处理后， 其冲击韧性尚不能令人满意，在高冲击应力的场合下仍不宜使用表面淬火有两种工艺：火焰淬火和高频淬火3、 正火+渗碳淬火回火这种热处理是针对低碳合金渗碳钢(如 20CrMnTi、 20CrNiMo 等)而使用的， 正火是用以改善原材料组织，便于齿轮粗加工；渗碳使齿面含碳量提高，在其后淬火 回火中获得高硬度的回火马氏体组织，以提高齿轮的耐磨性同时齿轮心部在淬火回 火中获得低碳回火马氏体，强度高、韧性好，不仅可以承受高的载荷、大的冲击应力， 而且抗疲劳性能也十分优异。

这种热处理也不是没有缺点，首先齿轮在渗碳淬火回火还要精加工，硬度过高 会给精加工带来了困难；其次，渗碳淬火回火为了得到回火马氏体，回火温度低(200-300°C),热处理应力未能完全消除，在以后的使用中会逐渐释放造成齿轮微小 变形，所以不能用于精密传动的齿轮这里的渗碳淬火回火，也包含碳氮共渗淬火回火4、调质+渗氮这种热处理适合于渗氮钢和含铬渗碳钢，如 28CrMoAl、20Cr2Ni4、38CrMoAl、42CrM氮化后不需要淬火，齿轮尺寸稳定，不需要精加工，克服了渗碳淬火回火残 留应力导致日后变形的缺点，所以特别适合精密传动的齿轮，有些容易发生粘着磨损 （胶合磨损）材料也适合氮化，氮化后材料抗胶合性能变得非常优异有时齿轮由于尺寸形状不便于渗碳后加工，或者由于渗碳硬度高难于加工，往 往也选择渗氮处理渗氮的缺点就是硬化层薄，使用时间不如渗碳持久二、常见齿轮材料热处理方式常用齿轮材料热处理见下表：序号钢类别材料牌号热处理方式1Q235正火或回火正火：880-910°C 回火：500-600C2碳糸结口构钢Q2753低合金高强度结构钢Q3454Q3755优质碳素结构钢45调质 或调质+表面淬火 淬火：810-850C 回火：500-600C6合金结构钢40MnB740Cr8保证淬透性结构钢20CrMnTi正火+渗碳淬火回火 正火：860-920C 淬火：820-860C 回火：180-220C920CrNi1020MnTiB1120CrNi31220CrMo1320CrNiMo14合金结构钢38CrMoAl调质+渗氮淬火：930-970C回火：600-650C1542CrMo调质+渗氮淬火：850-870C回火：560-600C16保证淬透性结构钢20Cr2Ni4调质+渗氮淬火：810-830C回火：500-560C三、齿轮热处理质量要求1、热处理后机械性能优质碳素钢：按 GB/T699-1999 标准规定； 低合金高强度结构钢：按 GB/T1591-2008 标准规定；合金结构钢：按 GB/T3077-1999 标准规定； 保证淬透性结构钢：按 GB/T5216-2004 标准规定；2、调质处理显微组织回火索氏体；硬度220-250HB，设计图纸有明确要求按其要求。

不允许 表面淬火裂纹3、 表面淬火表面硬度：一般50-56HRC，设计图纸有明确要求按其要求硬化层深度：一般0.5-2mm，设计图纸有明确要求按其要求 表层组织：针状马氏体，不允许过热，不允许表面淬火裂纹4、 渗碳处理表面硬度：一般58-64HRC，设计图纸有明确要求按其要求 渗碳层深度：一般0.9-1.6mm，设计图纸有明确要求按其要求心部硬度：一般29-45HRC，设计图纸有明确要求按其要求 表层组织：以细针状马氏体为主，贝氏体不超过 10%，残余奥氏体不超过 25%， 允许断续颗粒状碳化物组织不允许表面淬火裂纹心部组织：一般条状马氏体为主，允许少量（不超过 5%）下贝氏体、粒状贝氏 体组织，不允许存在游离的铁素体5、渗氮处理表面硬度：渗氮钢600-840HV、合金钢〉500 HV；设计图纸有明确要求按其要求 渗氮层深度：一般0.2-0.6mm，设计图纸有明确要求按其要求心部硬度：一般＞280 HV，设计图纸有明确要求按其要求表层组织：白亮层＜25 um，脆性组织W2级不允许表面淬火裂纹 心部组织：回火索氏体，允许少量（不超过 5%）铁素体四、齿轮热处理检验要求检验严格程度一般可分为 ME、MQ、ML 三级。

在重要使用场合时，热处理检验 是严格的，一般使用场合，往往只检验表面硬度1、 严格检验（ME级）表面硬度：严格抽样心部硬度：随炉试件首件确认显微组织：随炉试件硬化层深度：随炉试件机械性能：随炉试件2、 中等（MQ级）表面硬度：随机抽样心部硬度：首件确认显微组织：首件确认硬化层深度：首件确认机械性能：首件确认3、 一般（ML 级）表面硬度：首件检验心部硬度：不要求检验显微组织：不要求检验硬化层深度：不要求检验机械性能：不要求检验。