齒輪滲碳加工常見缺陷原因分析與預(yù)防
1、齒輪表面碳化過度
滲碳齒輪由于處理不當(dāng)過度滲碳，表面會出現(xiàn)塊狀、網(wǎng)狀碳化物，使用時齒輪的塑性變形能力下降，耐沖擊性能下降，齒根彎曲疲勞性能下降，齒尖角脆，容易開裂，淬火后的滲碳齒輪在磨削加工過程中容易開裂。
1.1成因分析
1、齒輪在固體介質(zhì)中滲碳時，由于滲碳箱內(nèi)碳勢過高，無法隨意調(diào)節(jié)碳勢，因此，隨著滲碳溫度的升高和時間的延長，表面滲碳程度逐漸增大。特別是含碳化物形成元素 Cr、 Mo的滲碳鋼，碳擴(kuò)散較慢，齒輪滲碳層的碳濃度較高，達(dá)到過共析成分的滲碳層，冷卻后由奧氏體晶界析出滲碳體形成網(wǎng)狀。
2、在氣體介質(zhì)滲碳過程中，如果滲碳爐內(nèi)碳勢過大，強(qiáng)滲時間過長，也會導(dǎo)致齒輪表面滲碳過多。
1.2預(yù)防措施
1)在固體滲碳過程中，可采用較低的滲碳溫度或較弱的滲碳劑，以防止碳勢過高而造成過度滲碳。
2)在氣體滲碳過程中，為了防止表面過度滲碳，可以按照熱處理工藝在滲碳后期安排擴(kuò)散階段。
3)對于已產(chǎn)生表面過度滲碳的齒輪，應(yīng)在低碳電位滲碳爐內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散處理，或經(jīng)碳化物球化退火處理。
2齒輪硬化層偏淺
滲碳齒輪表面硬度偏淺，降低了表面硬化層的抗剝落性能，降低了齒輪的使用壽命。
2.1成因分析
1、滲碳時，滲碳時間短、滲碳溫度低、滲碳層淺、爐內(nèi)有效加熱區(qū)溫度分布不均、滲碳過程中強(qiáng)滲、擴(kuò)散階段碳勢控制不當(dāng)、裝爐前齒輪油污、裝爐量過大、孔隙太小等原因造成滲碳齒輪表面硬化層淺。
2、所選用的齒輪鋼材質(zhì)和淬透性差，淬火介質(zhì)冷卻性能差，導(dǎo)致正常滲碳淬火后硬化層較淺。
2.2防范措施
1、選用淬透性較好的鋼材作為滲碳齒輪材料，并嚴(yán)格控制齒輪鋼質(zhì)量。
2、嚴(yán)格控制滲碳前齒輪表面質(zhì)量、裝爐量、爐溫、碳勢氣氛、滲碳擴(kuò)散時間、滲碳后淬火溫度、冷卻介質(zhì)等。
3、當(dāng)齒輪滲碳不足時，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)碳處理。
3滲碳層深度不均勻性
齒輪表面滲碳層深度不均勻，導(dǎo)致齒輪各部位性能不連續(xù)，首先破壞薄弱部位，進(jìn)而破壞整個齒輪，嚴(yán)重影響齒輪的使用壽命。
3.1成因分析
1、在固體滲碳過程中，滲碳箱內(nèi)各部位的溫差較大，催滲劑的不均導(dǎo)致滲碳深度差異較大，另外，滲碳箱的尺寸、裝料量、裝料方式、加熱速度、滲碳劑的導(dǎo)熱率過低等因素，都會影響滲碳層的深度。
2、在氣體滲碳過程中，爐內(nèi)溫度不均勻，爐內(nèi)氣氛循環(huán)不暢，裝爐前齒輪油污未清除，齒輪表面碳黑沉積，均可導(dǎo)致滲碳層深度不均勻。
3.2預(yù)防措施
1、批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量避免使用固體滲碳，必須進(jìn)行固體滲碳，嚴(yán)格執(zhí)行工藝操作，裝爐量要適當(dāng)，催滲劑和木炭要均勻混合。滲碳箱置于中間溫度均勻的位置，滲碳時適當(dāng)更換滲碳箱位置。
2、氣體滲碳時應(yīng)注意爐溫均勻、爐溫均勻、清除齒面油污、裝爐量不宜過多、滲碳爐密封性能好、漏氣馬弗罐及時更換、定期檢修滲碳爐。
4淬火后表面硬度偏低
低表面硬度會降低齒輪的耐磨性、抗疲勞性能，進(jìn)而影響齒面的抗摩擦磨損性能。
4.1起因分析
1、表面的脫碳。金相檢查，由于滲碳后正火或淬火時保護(hù)不力，導(dǎo)致脫碳層。
2、冷卻速度過低，顯微鏡下觀察，表面組織為索氏體組織，而非馬氏體組織。金相觀察發(fā)現(xiàn)，針狀馬氏體具有明顯的耐蝕性，而索氏體則呈暗色（易腐蝕）。硬度計(jì)檢測硬度有很大差異。
3、齒輪的淬火溫度和淬火溫度過高會導(dǎo)致淬火后的表面殘留奧氏體量過大。
4、齒輪材料淬透性差，淬火介質(zhì)冷卻能力不足；
5、淬火后過高的回火溫度和過長的保溫時間。
4.2防范措施
1、對齒輪表面碳含量低的齒輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶蓟幚怼?/span>
2、選擇具有適當(dāng)淬透性和適當(dāng)冷卻能力的冷卻介質(zhì)，進(jìn)行淬火冷卻。
3、預(yù)先采取減少淬火后殘余奧氏體量的措施。對于殘余奧氏體過多的滲碳齒輪，經(jīng)650~670℃、3小時以上高溫回火，部分碳化物析出，使奧氏體再加熱淬火后奧氏體穩(wěn)定性降低，促使奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變。
4、齒輪的滲碳或再加熱淬火應(yīng)在保護(hù)氣氛下進(jìn)行，已發(fā)生氧化現(xiàn)象的齒輪應(yīng)除去氧化皮，表面滲碳后再淬火。
5、齒輪表面硬度偏低若回火溫度過高，應(yīng)重新淬火，選擇適當(dāng)?shù)幕鼗饻囟取?/span>
5齒輪芯部硬度不足
滲碳齒輪必須有一定硬度。硬度低會降低齒輪材料屈服點(diǎn)，容易產(chǎn)生心部塑性變形，從而降低齒輪表面硬化層的抗剝落性能和齒根彎曲疲勞性能。
5.1成因分析
1、齒輪材料淬透性差、齒輪材質(zhì)差、鋼材內(nèi)部帶狀組織嚴(yán)重；
2、齒輪在滲碳后直接淬火前的預(yù)冷溫度過低，或者滲碳后再淬火，淬火溫度偏低。
3、冷卻速度不夠快，從金相組織觀察，發(fā)現(xiàn)是索氏體組織，而非低碳馬氏體組織。
4、由于加熱溫度過低或加熱時間不足，心部存在大量未溶鐵素體。
5.2預(yù)防措施
1、選擇具有良好冷卻性能的冷卻介質(zhì)進(jìn)行淬火，獲得低碳馬氏體組織；
2、選擇適當(dāng)?shù)拇慊饻囟燃凹訜釙r間，使心部得到均勻的奧氏體，以便淬火后得到馬氏體組織。
3、滲碳齒輪材料選用淬透性好、材質(zhì)優(yōu)良的鋼材。