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
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工艺
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粗分
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细分
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加热时所具有的供热方法 |
—
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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
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较低能量密度加热
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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
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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
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内热源加热
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感应淬火、脉冲电流感应淬火等 |
外热源加热
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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
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小齿轮
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大齿轮
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说明
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硬化层深度/mm
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(0.2~0.4)m①
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有效硬化层深度,按标准GB/T 5617—2005规定
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齿面硬度HRC
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50~55
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45~50或300~400HW
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如果传动比为1∶1,则大小齿轮齿面硬度可以相等
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表层组织
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细针状马氏体
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齿部不允许有铁素体
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心部硬度HBW
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调质:碳钢265~280
合金钢270~300
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对某些要求不高的齿轮可以采用正火作为预备热处理
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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
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中频(2.5kHz、8kHz)淬火
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火焰淬火
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感应处理齿轮直径由设备功率决定;齿轮宽度10~100mm;m≤5mm
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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
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齿轮直径可达450mm;专用淬火机床;m≤6mm,个别情况可到m≤12mm
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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
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中频(2.5kHz、8kHz)淬火
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火焰淬火
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感应处理齿轮直径由设备功率决定;齿宽10~100mm;m≤5mm
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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
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齿轮直径可达450mm;m≤6mm,个别情况可到m≤10mm
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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
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中频(2.5kHz、8kHz)淬火
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火焰淬火
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齿轮直径不受限制,m≥5mm
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齿轮直径不受限制,m≥8mm
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齿轮直径不受限制,m≥6mm
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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
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中频(2.5kHz、8kHz)淬火
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火焰淬火
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齿轮直径不受限制,m≥5mm
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齿轮直径不受限制,m≥8mm
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齿轮直径不受限制,m≥10mm
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3)表面淬火齿轮的典型加工流程:坯料→锻坯正火(或退火)→机械粗加工→调质→机械半精加工(制坯)和制齿→表面淬火→低温回火→机械精加工→成品。
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