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3??????? 齿轮的热处理 3.1?? 齿轮热处理工艺选择 表35 各种齿轮热处理工艺的硬化效果、强度水平、变形倾向及设备投资比较 注：（1）无论单齿加热淬火或套圆一次加热淬火都存在齿根未加热淬火的情况（见表48） （2）单齿加热淬火即使实现沿齿沟分布硬化层，其齿根压应力也很小；齿根未硬化时残余应力为拉应力； （3）当齿根未硬化时，σF只有150MPa。 3.2 热处理重要冶金因素和工艺因素 3.2.1 调质齿轮的计算截面尺寸 图17 计算截面尺寸的确定方法 3.2.2 表面硬化热处理齿轮 齿轮的表面硬化热处理主要是渗碳淬火、渗氮及感应（或火焰）表面淬火。各种表面硬化处理齿轮的性能都与表面硬度、金相组织、硬化层深度及心部硬度等因素有关，但是，根据不同热处理工艺的特点，又各自有其主导的影响因素。 （1）感应（或火焰）表面淬火齿轮的硬化层分布 齿轮感应（或火焰）表面淬火具有效率高、钢材成本低及变形小等优点，因而得到广泛应用。但是表面淬火的质量控制比较难，这是影响使用寿命的关键所在。 在各种影响因素中，尤以硬化层分布形式对齿轮承载能力影响最大。残余应力分析和强度试验以及现场应用均表明，仅只齿面局部淬火的齿轮（图18）其接触疲劳强度和弯曲疲劳强度均很低，甚至低于未经表面淬火的调质齿轮，所以，应尽量采用沿齿廓淬火硬化（图19）。 （2）渗氮齿轮的硬化层深度 齿轮渗氮由于在较低温度（500～560℃）下进行，而且没有相变发生，因而变形小是突出的优点。随着渗氮工艺的不断改进，渗氮类齿轮的应用日益显现出良好的前景。 长期以来限制渗氮齿轮应用的原因很多，但最关键的是渗氮层太薄，难以承受齿面的接触载荷，因而要突破常规渗氮层深度的概念，采用“深层渗氮工艺”，根据国内外的推荐，渗氮齿轮的应用范围一般在模数8mm以下，最大可到10mm。模数2～6mm，其深度0.6～0.8mm；模数6～10mm，深度0.8～1.1mm。  （3）渗碳淬火齿轮的多种影响因素 渗碳淬火齿轮具有良好的综合强度性能，但是热处理工艺较为复杂，因而影响因素也较多，表36列出了各种冶金因素的影响以及各因素影响作用的大小。 表36 冶金因素对渗碳齿轮寿命的影响 注：◎—对提高寿命有很大影响；○—对提高寿命有一定影响；△—对提高寿命有一些影响；-—对提高寿命几乎没有影响；●—对降低寿命有很大影响；▲—对降低寿命有一些影响。 3.2.3 钢材的淬火冷却 （1）钢材的淬透性表示方法 表37 钢材的淬透性表示方法 表38 钢在各种常用淬火剂中的冷却速度和冷却强度 注：1. 本数据是采用ISO9950：1995规定方法测定的。 2．冷却状态为静态、无搅拌。 3．水的数据为郑州机械研究所测定，其余数据为引用。 表39 影响淬火介质冷却能力的因素 表40 冷却条件对冷却强度的影响 3.3 齿轮的调质 3.3.1 调质齿轮副的硬度选配 调质齿轮的硬度选配要合适。表41和表42是水泥工业大型磨机减速器齿轮副硬度选配的两个例子。 表43是常用减速器齿轮副的硬度选配方案，可供参考。 表41 大型磨机减速器齿轮副硬度选配（一） 表42 大型磨机减速器齿轮副硬度选配（二） 表43 各类齿轮副的硬度选配方案 ① HBS1和HBS2分别表示小齿轮和大齿轮的硬度 3.3.2 齿轮钢材调质硬度的确定 调质齿轮淬火后的最低硬度主要决定于所要求的强度，并考虑具有足够的韧性。齿轮所需强度越高，相应其硬度也就要求越高，因此淬火时马氏体转变就应当越完全。这种关系由图20表示。图中影线重叠区具有较高的韧性。 图20 要求的最低硬度与调质钢强度之间的关系  相对硬度值的大小对调质钢的强度、塑性和韧性有影响，特别是在高强度时这种影响就显得更大，图21给出了这种关系。 图21 相对淬火硬度对力学性能的影响 3.3.3 齿轮钢材的调质深度 表44 已知钢材及圆棒直径求截面硬度分布的方法 已知钢材及尺寸大小求截面硬度分布，其求法如下： a. 圆棒钢材的求法 方法及步骤见表44。 c.齿轮毛坯的求法