大家来谈谈渗碳齿轮心部硬度的问题

清淡 · 发表于 2016-8-8 09:51:44

我都不知道和多少位朋友聊过关于渗碳齿轮心部硬度超标的问题了。很多公司要求心部硬度在一定范围内，但是由于选材等问题，心部硬度经常超标。现在想和大家讨论一下，心部硬度超标后的危害是什么？

为了满足心部硬度要求，有的人采取不断降低淬火温度的方法，但是这样的结果就是心部铁素体不断增多，大家再说说心部铁素体增多的危害有哪些？

我个人有一些想法，关于心部硬度的规范，想听听大家对心部硬度技术要求制定的依据和看法。

wanggong · 发表于 2016-8-8 11:19:52

争议较大。肯定会有不同观点。

清淡 · 发表于 2016-8-8 11:22:28

wanggong 发表于 2016-8-8 11:19
争议较大。肯定会有不同观点。

王工发表点个人意见撒！讨论起

wanggong · 发表于 2016-8-8 11:25:14

清淡发表于 2016-8-8 11:22
王工发表点个人意见撒！讨论起

先听听大家怎么说。我个人比较中庸。

aaron01 · 发表于 2016-8-8 11:42:44

我不是设计者，我只是觉得渗碳齿轮在硬化层设计满足齿轮强度要求的情况下，心部硬度偏低点好，高了并没有什么好处。
组织的话，就是低碳马氏体为主的组织才是合理的，硬度范围应该是在30-45HRC，有的情况下，小模数齿轮心部硬度很容易超过48HRC，那设计者就要考虑工艺性了，要么选择低点淬透性的钢材，要么适当提高点心部硬度规范。

wanggong · 发表于 2016-8-8 12:06:20

aaron01 发表于 2016-8-8 11:42
我不是设计者，我只是觉得渗碳齿轮在硬化层设计满足齿轮强度要求的情况下，心部硬度偏低点好，高了并没有什 ...

严工给的硬度范围30-45HRC在热处理手册上也是这样的。
心部铁素体的量控制多少合适？
一个芯部硬度42-43HRC但心部有块状铁素体，另一个芯部硬度44-45HRC但500X未见心部铁素体。哪个更好点？

wanggong · 发表于 2016-8-8 12:10:09

芯部铁素体严重高于5级，已见报道，这个也不争论。
未成网状，只有块状。2-3级。这个怎么办？

Adam · 发表于 2016-8-8 12:14:46

这个确实差异比较大，每家公司考虑的不一样
具体哪家我也不说了，列出来几家公司的要求
1.400-500HV30,
2.340-480HV30，
3.28-45HRC
4.32-45HRC
5.30-43HRC
6.35-45HRC

一般国内对芯部组织有铁素体级别的要求，国外有不少企业不要求
7.26-46HRC

aaron01 · 发表于 2016-8-8 12:24:02

本帖最后由 aaron01 于 2016-8-8 12:25 编辑

其实，小模数齿轮，其心部硬度自然会略高，并不是渗碳的缘故，主要原因是淬火的质量效应造成的，正常淬火条件下，得到的组织是板条马氏体，从性能而言，全部是板条马氏体也未必是坏事，虽然硬度是高了些，但低碳马氏体是公认的强韧性较好的组织，干嘛不用？如果小模数齿轮整个齿都渗穿了，也就是说心部位置发生增碳情况了，这才是不合适的，那是硬化层设计的问题了。
齿轮心部铁素体的问题，又是个有争议的话题了，各种说法都有，也争不出个结论来，我个人觉得，主要还是看数量和形态吧，比如网状组织肯定是对寿命没好处的，冲击韧性、疲劳寿命都会下降，这个应该是有共识的。

清淡 · 发表于 2016-8-8 12:25:23

aaron01 发表于 2016-8-8 11:42
我不是设计者，我只是觉得渗碳齿轮在硬化层设计满足齿轮强度要求的情况下，心部硬度偏低点好，高了并没有什 ...

为什么心部硬度低一点好？高了不好的地方表现在哪里？

aaron01 · 发表于 2016-8-8 12:31:58

清淡发表于 2016-8-8 12:25
为什么心部硬度低一点好？高了不好的地方表现在哪里？

很纠结的一个问题，过去有人认为，心部过高硬度脆性大，容易在承载时发生整个齿剃光头。
其实我并没有遇到过这种情况，我还是认为要看组织，不能光看硬度，上贴里说到了，低碳马氏体回火组织的话，我认为不会有这个问题。

清淡 · 发表于 2016-8-8 13:38:02

aaron01 发表于 2016-8-8 12:31
很纠结的一个问题，过去有人认为，心部过高硬度脆性大，容易在承载时发生整个齿剃光头。
其实我并没有遇 ...

我记得我在ZF的时候没有硬度上限要求，但是不单单对心部只有硬度要求，一般会结合几个方面，硬度大于多少HBW 心部晶粒度要求心部铁素体要求心部拉伸几大数据要求冲击要求。我个人认为，这些检测主要目的是为了满足它的使用性能，而最能体现的是拉伸和冲击，足够的屈服和抗拉强度，保证了齿足够的强度，不会断齿。但是我们知道有的东西太硬就会很脆，所以我们有冲击值要求，这个是保证足够的韧性，在冲击的情况下不会脆断。所以我个人认为，在满足所以拉伸参数和冲击值的情况下，硬度可以不用检测了。很多要求硬度上限，我认为主要是对冲击值的保证。（个人看法）

清淡 · 发表于 2016-8-8 13:43:08

aaron01 发表于 2016-8-8 12:31
很纠结的一个问题，过去有人认为，心部过高硬度脆性大，容易在承载时发生整个齿剃光头。
其实我并没有遇 ...

其实拿变速箱来说，如果发动机转速不够，但是本该挂一档的，却挂到了五档，这样对齿心强度和突然的冲击都是很有要求的，很可能脆性大就会被突然的冲击冲断，或心部强度不够被折断。所以强度和冲击是结合的关系。

孤鸿踏雪 · 发表于 2016-8-8 17:05:21

大家可以探讨一下渗碳淬火齿轮的芯部硬度与哪些因素有关？换言之，就是可以通过选择控制那些因素来调整芯部硬度？

wanggong · 发表于 2016-8-8 20:40:37

孤鸿踏雪发表于 2016-8-8 17:05
大家可以探讨一下渗碳淬火齿轮的芯部硬度与哪些因素有关？换言之，就是可以通过选择控制那些因素 ...

我说几条：材料淬透性，零件大小与结构，淬火介质，淬火温度，搅拌速度，。。。。。油温，回火温度。。。。（后面两项影响较小）加热温度（完全奥氏体化温度后通常可以不考虑）。。。。。

孤鸿踏雪 · 发表于 2016-8-9 10:30:34

wanggong 发表于 2016-8-8 20:40
我说几条：材料淬透性，零件大小与结构，淬火介质，淬火温度，搅拌速度，。。。。。油温，回火温度。。。 ...

其实，就齿轮的芯部硬度而言，除了选择的材料淬透性以外，影响淬火后芯部硬度的主要在于冷却条件。而冷却条件对齿轮而言有自身因素和外部因素：自身因素是指齿轮的模数，齿长，以及齿轮本身的壁厚等，而外部条件，除了选择的淬火油、冷却方式、使用的油温、是否搅拌、搅拌强度，此外，还与装炉量有关。

aaron01 · 发表于 2016-8-9 10:40:22

冷却固然是很重要，不过冷却方式往往可选择的余地很有限，特别是在多用炉和推杆炉做渗碳淬火时，对于小模数要想降低心部硬度，冷却方面玩不出很多花样来的，热油，低速搅拌，要是还不行，往往要去在加热上动脑筋了。

清淡 · 发表于 2016-8-9 10:56:32

aaron01 发表于 2016-8-9 10:40
冷却固然是很重要，不过冷却方式往往可选择的余地很有限，特别是在多用炉和推杆炉做渗碳淬火时，对于小模数 ...

大家都在想把硬度降低的事，为什么没人想改技术要求的事了？

。技术要求的合理性，是否试验做验证什么的。

aaron01 · 发表于 2016-8-9 11:04:29

清淡发表于 2016-8-9 10:56
大家都在想把硬度降低的事，为什么没人想改技术要求的事了？。技术要求的合理性，是否试验做验证什么的 ...

合理的设计就不会给热处理出难题了，可往往都是不懂的人在设计，越是不懂的，越是不肯改。。。

清淡 · 发表于 2016-8-9 11:12:53

aaron01 发表于 2016-8-9 11:04
合理的设计就不会给热处理出难题了，可往往都是不懂的人在设计，越是不懂的，越是不肯改。。。 ...

是的。我记得以前问领导，为什么原材料热轧后硬度必须低于多少。他说书上这么些的，后来我想应该是为了方便加工，但是我们原材料长度都切好了，就是奥氏体化成型淬火了，那么根本不用硬度要求了啊！后来我也发帖问了非平衡组织多后序的影响，有人就提到了组织遗传的事。如果热轧料没有组织遗传问题（这些问题其实我可以自己试验验证的），我认为把硬度检测去掉也行。

wanggong · 发表于 2016-8-9 15:47:53

清淡发表于 2016-8-9 11:12
是的。我记得以前问领导，为什么原材料热轧后硬度必须低于多少。他说书上这么些的，后来我想应该是为了方 ...

没有完全看懂上面这段话。

原材料热轧？与主题渗碳齿轮芯部硬度有关联？

热轧后面你们还要不要热处理？如果没有，最终性能保证，硬度检验是很方便的一种简易方法。如果还需要热处理，热前组织是要保证的，硬度作为一种间接方法，未尝不可，只是此时硬度的要求不会很严格，范围比较宽泛。

Adam · 发表于 2016-8-13 09:27:54

压缩淬透性带也是一个好办法，不过看能否谈的下来
记得德国一家企业对淬透性的要求是J10=HRC30-46（德国原标准）
在中国签的合同是J10=HRC36-40，这个一般单位是签不下来的

Hebe · 发表于 2016-8-13 10:03:20

你们遇到的都是心部硬度过高么？我遇到的多是模数6-12之间，心部硬度上不去或者组织不好的。最近在淬透性带上J9，J15上考虑。

steelexpert · 发表于 2017-8-29 13:47:35

心部硬度直接影响着接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，同时还对齿轮的热处理变形产生影响。
当心部硬度在40HRC以下时。心部硬度提高，渗碳样品的疲劳极限提高，心部硬度为40HRC时心部硬度最高，当心部硬度大于40HRC，随着心部硬度的提高，渗碳样品的疲劳极限会降低。
德国奔驰公司认为心部硬度为36.5HRC为宜，大众根据齿轮大小规定心部硬度为32-42HRC，日本丰田推荐为45HRC，意大利菲亚特公司推荐为33.5-40HRC。

steelexpert · 发表于 2017-8-29 13:51:52

清淡发表于 2016-8-8 12:25
为什么心部硬度低一点好？高了不好的地方表现在哪里？

心部硬度直接影响着接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，同时还对齿轮的热处理变形产生影响。
当心部硬度在40HRC以下时。心部硬度提高，渗碳样品的疲劳极限提高，心部硬度为40HRC时心部硬度最高，当心部硬度大于40HRC，随着心部硬度的提高，渗碳样品的疲劳极限会降低。
德国奔驰公司认为心部硬度为36.5HRC为宜，大众根据齿轮大小规定心部硬度为32-42HRC，日本丰田推荐为45HRC，意大利菲亚特公司推荐为33.5-40HRC。

心部硬度过高降低渗碳层的表面残留压应力，从而降低零件的疲劳性能

yezi · 发表于 2019-6-11 11:01:41

清淡发表于 2016-8-8 13:38
我记得我在ZF的时候没有硬度上限要求，但是不单单对心部只有硬度要求，一般会结合几个方面，硬度大于多少 ...

硬度要求是不是齿轮耐磨性的一个指标

yezi · 发表于 2019-6-11 11:13:55

steelexpert 发表于 2017-8-29 13:51
心部硬度直接影响着接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，同时还对齿轮的热处理变形产生影响。
当心部硬度在40HR ...

芯部硬度的范围和原材料的淬透性有没有关系

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