中卡齿轮的材料淬透性与热处理工艺调整.docx

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中卡齿轮的材料淬透性与热处理工艺调整

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【摘要】：本文主要介绍通过材料淬透性调整大型齿轮的热处理工艺的方法，本文开发了两套渗碳淬火工艺，并设定了使用条件，通过该种方式的探讨和开发，不仅大幅提高生产效率，同时也使此类产品质量水平得到稳步提升。

【关键词】：淬透性；端淬曲线；理想临界直径

Materialhardenabilityandadjustmentshardeningheat-treatmentprocessformid-truck`sgear

YANLina

(1.ChinaNationalHeavyDutyTruckGroupJinanAxle)

Abstract:Ismainlyintroducedinthispaperthroughquenchedmaterialsthroughtheadjustmentmethodoftheheattreatmentprocessoflargegear,thispaperdevelopstwosetsofcarburizingandquenchingprocess,andsettheconditionsofuse,throughthewayofresearchanddevelopment,notonlyasubstantialincreaseinproductionefficiency,andalsomakesuchproductqualitysteadilyimproved.

Keywords:Quenchingproperty;endquenchcurve;idealcriticaldiameter

我公司生产的中型卡车双级车桥使用的大直径盘式锥型齿轮直径达到393mm，如图1所示。齿轮材料为22CrMo，化学成分（质量分数，%）为C:0.19-0.25，Mn:0.55-0.90，Si:0.17-0.37，Ni:0.02以下，Cr:0.85-1.25，Mo:0.35-0.45，P≤0.035，S≤0.035，Cu≤0.03；齿数Z=35，模数m=11，最大外径495，高66.5，单件成品重量为43kg。渗碳淬火热处理技术要求为：硬化层深（全硬化层）1.0～1.3mm，表面硬度57～65HRC，齿心部硬度30～45HRC，金相要求马氏体M、碳化物K和残余奥氏体A’组织为1～4级、表面网状非马氏体组织层深≤0.02，表面不允许有脱碳层；尺寸精度要求为内孔椭圆度≤0.10，外圆平面度≤0.10，内圆平面度≤0.10。工艺流程为：毛坯锻造成型→预先等温正火→机加工→渗碳→淬火→清洗→回火→车内孔→齿轮配对→强力抛丸→入库。

图1盘式锥齿轮示意图

Fig.1Sketchofthediscbevelgear

1项目起因

前期MAN中卡被动锥齿轮在连续线渗碳淬火时发生渗碳层深超差、批量裂纹的情况，引起相关人员及公司领导的高度重视，产品裂纹形态为被动锥齿轮周向环形裂纹。该产品技术要求为1.0-1.3mm，按原热处理工艺热加工（渗碳、淬火、回火）后发现碳层层深达到了1.6-1.8mm，层深超差很大。而同时生产的同材料（22CrMo）的STR被动锥齿轮（技术要求为0.9-1.2mm）的碳层层深合格。同材料、同工艺的被动锥齿轮，同一设备同时热加工后碳层层深有如此大的差别，是从未遇到的，以往已经验证过的工艺也无法继续使用，由于连续线是连续装炉生产，导致等检测出层深超差时后续产品已经装炉，此次虽及时采取了补救措施，依然造成产品渗碳层层深超差20%以上（超出让步接收的标准）以及产生裂纹的废品，共计达到500余套。

2项目调研

通过现场生产加工及测试,对人、机、料、法进行了排查，选定了导致淬硬层不稳定的主要原因,并对主要原因进一步进行分析，主要原因有：材料淬透性高和工艺参数未与材料淬透性匹配。

经过直读式光谱仪检测化学成分发现该批材料的碳含量达到了上线0.248%（要求0.19-0.25%），利用材料淬透性经验公式，经计算淬透性超差，淬透性J7=49.72HRC，而MAN技术标准对材料淬透性要求J7为40-47HRC，材料淬透性越强，渗碳后产品渗层深度过渡区减小，有效硬化层深越深，导致齿轮使用性能降低。

热处理工艺延用以前试制阶段和样件阶段的工艺，920℃渗碳，830℃淬火，推盘周期为15min。

3项目内容

3.1计算理想临界直径

不同含碳量及奥氏体晶粒度时碳钢的理想临界直径，考虑合金元素的作用，其数值越大，材料淬透性越强，