劉少軍，王培科

西安煤礦機(jī)械有限公司 陜西西安 710000

1 序言

齒輪使用要求為表面耐磨、齒心韌性好、耐沖擊，因此一般選擇低碳合金鋼進(jìn)行滲碳淬火處理；經(jīng)常會(huì)因設(shè)備故障或工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)，致使齒輪滲碳層碳化物級(jí)別偏高，大量角塊狀及網(wǎng)狀碳化物割裂了金屬的連續(xù)性，降低了齒輪的塑韌性[1]，在磨齒的過(guò)程中易產(chǎn)生磨削裂紋。另外，在使用過(guò)程中易使齒輪產(chǎn)生剝落、掉塊、斷裂。因此，如何消除碳化物，降低碳化物級(jí)別是亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 齒輪滲碳層碳化物級(jí)別偏高原因分析

滲碳齒輪出現(xiàn)大塊狀和網(wǎng)狀碳化物，主要是由于表層碳含量過(guò)高引起的[2]。根據(jù)造成碳化物形成方式的不同，齒輪滲碳層碳化物級(jí)別偏高的形成原因主要有以下幾類。

（1）工藝原因 材料合金系數(shù)計(jì)算不準(zhǔn)確，致使編制工藝時(shí)強(qiáng)滲期碳勢(shì)偏高。

（2）操作原因

1）可控氣氛滲碳時(shí)富化劑量過(guò)多。

2）滲碳后冷卻太慢，形成網(wǎng)狀二次碳化物[3]。

3）采用滲碳后直接淬火時(shí)，預(yù)冷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，淬火溫度過(guò)低，在預(yù)冷時(shí)間里，使碳化物沿奧氏體晶界析出。

（3）設(shè)備原因

1）碳勢(shì)控制系統(tǒng)失控。

2）氧探頭損壞，指示值偏低，富化氣供給量多。

3）氧探頭參比空氣管路不暢，造成空氣不能順利達(dá)到探頭，造成探頭輸出值大幅度降低。

4）氧探頭空氣吹掃管路不暢，影響探頭除炭效果，探頭表面有炭黑沉積。

5）爐內(nèi)炭黑過(guò)多，未能按時(shí)燒炭黑。

6）爐子漏氣，氧探頭毫伏值下降，富化氣增加。

3 降低碳化物級(jí)別的措施

在日常生產(chǎn)中，應(yīng)經(jīng)常維護(hù)滲碳設(shè)備，確保設(shè)備運(yùn)行正常；編制正確滲碳工藝，嚴(yán)格按照工藝操作，減少操作失誤；當(dāng)出現(xiàn)碳化物級(jí)別偏高的情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)改進(jìn)工藝，降低碳化物級(jí)別，根據(jù)發(fā)現(xiàn)碳化物級(jí)別偏高的時(shí)間不同，采取不同的工藝方案措施，對(duì)于滲碳?xì)埩魥W氏體多的材料，可在降低碳化物后先進(jìn)行兩次高溫回火，再進(jìn)行淬火。根據(jù)具體情況，降低滲碳層碳化物級(jí)別的措施如下。

1）齒輪滲碳過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)中間試樣碳化物級(jí)別偏高，滲碳層深度未達(dá)到要求。

采取措施：降低碳勢(shì)，使?fàn)t子中的碳勢(shì)為材料滲碳層的共析碳含量，如18C r2N i4WA鋼、20Cr2Ni4A鋼，可設(shè)定碳勢(shì)為0.65%，并延長(zhǎng)滲碳時(shí)間，直至碳化物級(jí)別降低至合格范圍。

2）檢測(cè)齒輪隨爐試樣時(shí)，齒輪已出爐坑冷，滲碳層深度為技術(shù)要求的最小值。

采取措施：重新加熱至滲碳溫度930℃，降低滲碳碳勢(shì)，直至碳化物級(jí)別降至合格范圍。

3）檢測(cè)齒輪隨爐試樣時(shí)，滲碳層深度已接近或達(dá)到技術(shù)要求。

采取措施：通氮?dú)獗Ｗo(hù)，爐溫升至980℃，根據(jù)碳化物級(jí)別的大小確定擴(kuò)散正火的時(shí)間，直至碳化物降至合格范圍，關(guān)鍵是縮短時(shí)間，減少滲碳層深度。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證及理化檢測(cè)結(jié)果

在實(shí)際齒輪滲碳生產(chǎn)過(guò)程中，針對(duì)齒輪材料18Cr2Ni4WA鋼滲碳層碳化物級(jí)別偏高問(wèn)題，進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)驗(yàn)證，檢測(cè)結(jié)果見表1。由表1可見，上述降低碳化物級(jí)別的措施是合適的。

表1 試驗(yàn)驗(yàn)證及理化檢測(cè)結(jié)果

圖1 1號(hào)試樣滲碳層組織

圖2 2號(hào)試樣滲碳層組織

圖3 3號(hào)試樣滲碳層組織

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)齒輪滲碳碳化物級(jí)別偏高的形成原因，通過(guò)制定有針對(duì)性的措施，可使碳化物級(jí)別降至合格范圍，滿足技術(shù)要求。