1 引言
齒輪滲碳淬火的變形直接關系到齒輪質量指标。對于滲碳淬火的(de)齒輪，特别是大(dà)型齒輪，其變形量很大，且(qiě)難以控制。較大的變形不僅會使磨齒加工的磨量(liàng)增加，成本提高(gāo)，而且(qiě)影響齒輪制造精(jīng)度，降低承載能力，最終壽命也會大大下降。齒輪滲碳(tàn)淬火熱處理變形主要是由于工件在機加工時産生(shēng)的殘餘(yú)應力，熱處理過程中(zhōng)産(chǎn)生的熱應力和組(zǔ)織應力(lì)以及工件(jiàn)自重變形等共同作用而産生的(de)。影響齒輪滲碳淬火變形的因素很多，包括齒輪的幾何形狀、原材料(liào)及冶金質量、鍛造和機(jī)加工的殘餘應力、裝料方式和熱處(chù)理工(gōng)藝及設備等諸方面。掌握變形規律，減少(shǎo)齒輪滲(shèn)碳(tàn)淬火變形，能夠提高齒(chǐ)輪(lún)的承載能力和使用(yòng)壽命(mìng)，對縮短制造周期(qī)，降(jiàng)低生産成本也都具有重要意義。
2 齒輪(lún)滲碳淬(cuì)火變形規律
對齒輪質量和壽命(mìng)影響最大的變形來自齒輪外徑、公法線長度和螺旋角等。一般說來，變形趨勢如下：
2.1 齒輪變形規律：齒輪滲碳淬火(huǒ)後齒頂圓外徑(jìng)呈明顯脹大趨勢，且上下不均勻呈錐形(xíng)；徑長比越大，外徑脹大量越大。碳濃度失控偏高時，齒輪外徑呈收縮趨勢。
2.2 齒(chǐ)輪軸變形(xíng)規律：齒頂圓外徑呈明顯收縮(suō)趨勢，但一根齒軸的(de)齒寬方向上，中間呈(chéng)縮小，兩端略有脹大。
2.3 齒圈(quān)變形規律：大型齒圈經滲碳淬火後，其外徑均脹大(dà)，齒寬(kuān)大小不同時，齒寬方向呈錐形或腰(yāo)鼓形。
3 滲碳淬火變形原因
3.1 滲碳件變形的實質
滲碳(tàn)的低碳鋼，原始相結構是由鐵素體和少量珠光體組成，鐵素體量(liàng)約占整個體積的80%。當加(jiā)熱至AC1以上溫(wēn)度時，珠光體轉變(biàn)為奧氏體，900℃鐵素體全部轉變為奧氏體。910—930℃滲碳時，零件表面奧氏體區(qū)碳濃度增加(jiā)至0.75—1.2%，這部分(fèn)碳濃度高的奧氏體(tǐ)冷至Ar1以下才開始向(xiàng)珠光體、索(suǒ)氏體轉(zhuǎn)變，而心部區的低碳奧氏體在900℃即開始分解為鐵素體，冷至(zhì)550℃左右全部轉變完成。心部奧氏體向(xiàng)鐵素體轉變是比容增大的(de)過程，表層奧氏體冷卻時是熱收(shōu)縮量增加的變化過程。在整個冷卻過程中，心部鐵素體(tǐ)生(shēng)成時總是受着表層高碳奧(ào)氏體區的(de)壓應力。此外，齒輪由于模(mó)數大、滲層(céng)深，滲碳時間較(jiào)長，由于(yú)自重影(yǐng)響，也會增加變形。
3.2 齒輪滲碳淬(cuì)火變(biàn)形的原因
工件(jiàn)淬火時，淬火應力越大，相變越(yuè)不均勻，比容差越(yuè)大，則淬火變形越(yuè)嚴重。淬火變形還(hái)與鋼的屈服強度有關，塑性變形抗力越大，其變形(xíng)程(chéng)度就越小。
3.3齒圈變形原因
3.3.1齒圈厚薄的影響(xiǎng)，淬火冷卻時各部位冷卻速度的差别而導緻組織轉(zhuǎn)變(biàn)的不同；
3.3.2因(yīn)裝夾等不當(dāng)及零件自重導緻變形(xíng)；
3.3.3淬火時産生的應力不平衡是變形的主(zhǔ)原因。
4、解(jiě)決變形的主要途徑
4.1将滲碳(tàn)改為碳氮共滲；
4.2優(yōu)化熱處理(lǐ)工藝(yì)方法，降低出爐淬火溫度（特别(bié)是齒圈更應嚴格控制）；
4.3消除碳(tàn)氮共(gòng)滲前的内應力；
4.4控制滲(shèn)層(céng)及滲碳濃度；
4.5選(xuǎn)擇合理的(de)淬火(huǒ)冷卻速度。
從齒輪、齒圈(quān)和齒輪軸滲碳淬火冷卻各部位冷卻速度、組織及硬度狀态比較分析，可以發現上中下各部位冷卻(què)速度的差别，以及表面、過渡區、心部冷卻速度差别，和其組織轉(zhuǎn)變的不同時是造成(chéng)齒輪變形的主(zhǔ)要原因。減小齒輪滲碳淬火變(biàn)形也要通(tōng)過提高各環節的均(jun1)勻性來實(shí)現。
若改為碳氮共滲(shèn)并(bìng)将工藝進一步優化，得到的結果是：在提高(gāo)質量水平的同時又(yòu)降低(dī)制造成本的最佳效果。
