齒輪滲碳淬火后硬度不均勻的原因及解決辦法

■寇桂巖

滲碳淬火是齒輪熱處理典型工藝，硬度不均勻是熱處理生產(chǎn)常見質(zhì)量問(wèn)題。因硬度不均勻出現(xiàn)在個(gè)別齒輪或齒輪局部，探測(cè)度低，又會(huì)大幅削減齒輪的使用壽命，是關(guān)注度較高的熱處理質(zhì)量問(wèn)題之一。

1. 硬度不均勻的原因分析

（1）齒輪表面污染 齒輪滲碳淬火不僅對(duì)熱處理前表面潔凈度有要求，爐內(nèi)滲碳過(guò)程中表面也不能被污染。

齒輪熱前如有油污、銹蝕，會(huì)影響滲碳時(shí)碳的有效吸附。預(yù)氧化時(shí)油煙較多，不僅會(huì)黏附在齒輪表面、阻礙滲碳，還會(huì)影響爐內(nèi)滲碳?xì)夥盏姆€(wěn)定性。

滲碳過(guò)程中要預(yù)防炭黑聚集對(duì)滲碳均勻性的影響。除選擇合適滲碳溫度、碳勢(shì)外，還要考慮到爐內(nèi)各種影響因素，如溫度飄移、碳勢(shì)準(zhǔn)確度、氧探頭失控、流量失控、爐內(nèi)局部溫度低、滲碳原輔料不純等現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致炭黑聚集。

（2）溫度、碳勢(shì)不均勻的影響 爐內(nèi)溫度不均勻?qū)τ捕炔痪鶆虻挠绊戄^大，爐子的各種意外狀況都會(huì)影響到爐溫均勻度，如爐子密封性、中門故障、輻射管故障、料具卡殼等。

碳勢(shì)均勻性受到溫度不均勻、爐內(nèi)氣氛的循環(huán)、裝爐密度的影響。爐內(nèi)碳勢(shì)低的區(qū)域，滲碳能力下降，該區(qū)域很可能出現(xiàn)滲層淺、硬度低的問(wèn)題。

（3）冷卻不足 淬火油冷卻性能、清潔度都會(huì)影響到淬火質(zhì)量。油攪拌器故障、不合適的裝爐方式都會(huì)對(duì)淬火冷卻產(chǎn)生影響，造成硬度不均勻問(wèn)題。

2. 解決措施

（1）避免齒輪表面污染 第一，齒輪熱處理前不能有銹蝕、油污，清洗干凈后進(jìn)爐；采用熱處理前專用清洗機(jī)，提高清洗效果；預(yù)氧化爐定期燒油煙，避免污染齒輪表面和滲碳?xì)夥铡?/p>

第二，定期溫度校準(zhǔn)。原熱電偶只要求每年進(jìn)行一次檢定，因檢定允差大、周期長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)溫度雖然在檢定要求范圍內(nèi)，但實(shí)際溫度已出現(xiàn)較大偏差。我公司現(xiàn)在采用高一級(jí)的熱電偶對(duì)主控溫進(jìn)行校準(zhǔn)，保證了工藝溫度的準(zhǔn)確性。

第三，增加對(duì)甲醇、丙烷等原輔料的質(zhì)量檢測(cè)，排除原輔料水分等雜質(zhì)對(duì)滲碳?xì)夥辗€(wěn)定性的影響。

第四，定期進(jìn)行燒炭黑操作。在操作過(guò)程中，判斷炭黑聚集程度，同時(shí)分析炭黑異常的原因。

第五，氧探頭故障判斷。

（2）保證溫度、碳勢(shì)均勻性 第一，定期對(duì)爐溫進(jìn)行均勻度測(cè)試。

第二，經(jīng)常檢查爐子密封性，尤其是中門密封情況；定期檢測(cè)中門密封情況，保證爐溫均勻度要求。

第三，零件從后室到前室淬火過(guò)程中，偶爾會(huì)發(fā)生動(dòng)作暫停現(xiàn)象，零件延遲入油。發(fā)生這類現(xiàn)象時(shí)，使得爐門附近零件達(dá)不到淬火溫度，產(chǎn)生硬度不均的問(wèn)題，且不易察覺(jué)。現(xiàn)在要求零件淬火時(shí)必須有人觀察，關(guān)注設(shè)備動(dòng)作情況和報(bào)警記錄。

第四，當(dāng)輻射管出現(xiàn)短路、斷路故障時(shí)，爐溫均勻度受很大影響，同時(shí)加快炭黑形成速度。除定期維護(hù)輻射管外，還要對(duì)每根輻射管的使用狀況進(jìn)行監(jiān)控。如輻射管出現(xiàn)故障，能做到及時(shí)更換，及時(shí)調(diào)整工藝。

第五，裝爐尺寸不能超長(zhǎng)、超寬、超高，不能選擇有裂紋的料具，以防止進(jìn)出料卡殼。

第六，碳勢(shì)不均勻性可以通過(guò)零件的滲碳均勻性進(jìn)行間接檢測(cè)。我們要求在工藝變更或設(shè)備大修后進(jìn)行滲碳均勻性檢測(cè)。

第七，對(duì)裝爐方法、裝爐間隙進(jìn)行了規(guī)范，并定期檢測(cè)循環(huán)風(fēng)扇和馬弗板狀況，保證碳勢(shì)均勻性。

（3）保證淬火冷卻 第一，定期檢測(cè)淬火油冷卻特性，保證其冷卻能力。

第二，過(guò)濾淬火油中的炭黑、油泥等有害雜質(zhì)，保證油品，穩(wěn)定淬火。

第三，選擇的防滲碳涂料不能污染淬火油。

第四，定期對(duì)油攪拌器故障進(jìn)行檢查，保證淬火充分冷卻。

3. 結(jié)語(yǔ)

出現(xiàn)硬度不均勻問(wèn)題的原因有很多，貫穿齒輪滲碳淬火整個(gè)過(guò)程。首先要通過(guò)金相手段分析問(wèn)題發(fā)生在滲碳階段還是淬火階段，然后根據(jù)問(wèn)題零件的爐內(nèi)分布、數(shù)量、形態(tài)等信息判斷大概屬于哪方面原因，最后排查設(shè)備狀態(tài)、過(guò)程控制等細(xì)節(jié)，找出硬度不均勻的真正原因。