齿轮淬火冷却中的质量问题及其解决办法

不管是渗碳淬火、碳氮共渗淬火、感应加热淬火还是整体加热淬火，齿轮淬火冷却过程可能出现的热处理质量问题主要有：1．淬火后硬度不足、淬火态硬度不均、淬火硬化深度不够；2．淬火后心部硬度过高；3．淬火变形超差；4．淬火开裂；5．油淬后表面光亮度不够。 工厂出现的这类质量问题往往与齿轮的材质、前处理、淬火加热和淬火冷却有关。在排除材质、前处理和加热中的问题后，淬火介质及相关技术的作用就特别突出了。事实上，近年来国外对淬火冷却的研究也证明，在改进和提高热处理质量的工作中，最值得注意的正是淬火冷却。淬火冷却大多是在液体介质中进行的。齿轮淬火用的通常是淬火油、水溶性淬火介质和自来水。因此，下面将首先分析齿轮淬火冷却可能出现的以上质量问题与所用淬火介质的特性和用法的关系，并指出解决不同问题所需淬火液的冷却速度分布特点。随后简单介绍常用淬火介质的冷却速度分布特点和选用时的注意事项。 一、淬火冷却中的质量问题1．硬度不足与硬化深度不够淬火冷却速度偏低是造成齿轮淬火硬度不足、硬度不均和硬化深度不够的原因，但是，根据实际淬火齿轮的材质、形状大小和热处理要求不同，又可以分为高温阶段冷速不足、中低温阶段冷速不足以及低温阶段冷速不足等不同情况。比如。对于中小齿轮，淬火硬度不足往往是中高温阶段冷速不足所致，而模数大的齿轮要求较深淬硬层时，提高低温冷却速度就非常必要了。 1．对于淬火用油，一般说，油的蒸气膜阶段短、中温冷速快、且低温冷却速度快，往往能获得高而且均匀的淬火硬度和足够的淬硬深度。工件装挂方式对淬火冷却效果也有明显影响。要使淬火油流动通畅，并配备和使用好搅拌装置，才能得到更好的效果。提高所用淬火介质的低温冷却速度，往往可以增大淬硬层深度。在渗层碳浓度分布相同的情况下，采用低温冷却速度更高的淬火油，往往获得更深的淬火硬化层，因此，采用冷却速度快的淬火油后，可以相应缩短工件的渗碳时间，也能获得要求的淬火硬化层深度。要求的渗碳淬硬层深度越大，这种方法缩短渗碳时间的效果越明显。 2．淬火后心部硬度过高这类问题可能与所选介质冷速过快或介质的低温冷却速度过高有关。解决办法之一是改换淬火油来满足要求。办法之二是与淬火介质生产厂家联系，有针对地加入适当的添加剂来降低淬火油的中低温冷却速度。办法之三是改用淬透性更低的钢种。 3．淬火变形问题淬火变形使不少工厂伤透了脑筋。按习惯，变形问题的解决通常要牵涉多个部门，解决的办法往往是综合措施。最近发表了关于淬火变形的文章，把引起变形的原因主要归结为冷却速度不足和冷却不均，并在此基础上提出了提高冷却速度并设法实现均匀冷却的解决原则方法，可供参考[1]。提高淬火冷却速度的措施也在该参考文献中列出，应用时只要合理选用相同作用方向的措施加上去。就可解决大部分齿轮的淬火变形问题。比如，齿轮的内花键孔变形，往往是所选的淬火油高温冷速不足，或者说油的蒸气膜阶段过长的缘故。提高油的高温冷速并提高油在整个冷却过程的冷速，一般就能解决内花键孔的变形问题。对于中小齿轮，尤其是比较精密的齿轮，选好用好等温分级淬火油是控制变形必不可少的措施。 4．齿轮的淬火开裂问题这个问题主要出现在感应加热淬火中。选择好水性淬火介质，比如国内外普遍采用的PAG类淬火介质（如北京华立精细化工公司生产的今禹8-20等）代替原来使用的自来水，问题便解决了。感应加热淬火采用PAG介质。可以获得高而均匀的淬火硬度和深而且稳定的淬硬层，淬裂危险极小。