導讀：17CrNiMo6軸齒輪滲碳淬火后的變形對齒輪的強度、精度和壽命等影響很大。通過試 驗，研究了預處理工藝參數(shù)、工件裝爐碼放方式、滲碳預熱、滲碳淬火工藝對軸齒輪變形的 影響，改進了熱處理工藝，從而有效地控制了軸齒輪熱處理后的變形。

▍試驗結果分析

2.1 預處理工藝對變形的影響

    表5所示為本試驗最終產(chǎn)品的變形檢測結果。從試 驗結果來看，試驗2的工藝優(yōu)于試驗1的工藝。與試驗 1相比，試驗2正火加熱采取了預熱，并沒有直接加熱 到930 ℃；另外，在冷卻方式上，試驗2采取了隨爐緩 冷的方法，減慢了冷卻速度，冷卻速度較試驗1緩和。預熱和緩冷都降低了加熱速度和降溫速度，不易產(chǎn)生 熱應力和熱應力集中，所以試驗2的變形比試驗1小得 多。預處理還有一個作用就是均勻化組織。

     在高溫作 用下，組織中的碳化物受熱分解和擴散很充分，碳化 物不會集中在工件表層，而是均勻分布于整個組織；另外，組織中的由于機加而產(chǎn)生的殘余應力也會在高 溫下最大可能的釋放，消除了局部區(qū)域的應力集中， 為后續(xù)的滲碳及滲碳淬火工藝提供金相組織基礎。

2.2 工件碼放方式對變形的影響

該試驗通過采用立裝和吊裝兩種方式來進行對比 試驗，熱處理工序和工藝參數(shù)完全相同。表6所示為本 試驗最終產(chǎn)品的變形檢測結果。從結果來看，試驗4的變形比試驗3的要小，即工件重心朝下碼放優(yōu)于工件重心朝上碼放。這是因為工 件重心朝上碼放，在熱處理時，由于自重的影響，會 加劇形成應力，導致齒輪畸變變形。工件重心朝下碼 放，工件在熱處理時受自重的影響就要小很多，也不 會產(chǎn)生明顯的自重誘導性應力和變形。

2.3 滲碳預熱對變形的影響

試驗5采用常規(guī)熱處理工藝的滲碳加熱模式，即直 接快速加熱到滲碳溫度920 ℃，溫度由多用爐自帶Ipsen 溫控軟件精密控制，工件入爐后從室溫下加熱到920 ℃ 的滲碳溫度，隨后保溫。試驗6在加熱升溫至920 ℃ 前，先預熱，即先加熱至400 ℃，保溫3 h，然后再加 熱升溫至920 ℃滲碳，滲碳的工藝參數(shù)兩者完全相同， 后續(xù)的淬火+低溫回火也均采用相同的工藝。表7所示 為齒輪最終的變形測量結果。

 從結果來看，滲碳前預熱對控制變形是有利的。這是因為滲碳前預熱縮小了升溫的溫度梯度，縮短了 加熱的時間，從而降低了熱應力的產(chǎn)生。

2.4 滲碳淬火工藝對變形的影響

滲碳淬火工藝是將滲碳和淬火兩種工藝放在一 起進行，與常規(guī)工藝相比，減少一次中間高溫回火過 程，其他工藝與常規(guī)工藝完全相同，即正火+高溫回火 +（滲碳淬火）+低溫回火。滲碳淬火溫度為920 ℃，保 溫待滲碳至98%時降溫至840 ℃，保溫1 h，然后淬火， 淬火介質選擇油淬，之后空冷。結果如表8所示。

 最終產(chǎn)品的檢測結果表明，滲碳淬火工藝的齒跳 和徑跳都在要求的范圍之內(nèi)，滿足變形要求（要求：徑跳≤0.3 mm，齒跳≤0.25 mm）。這主要是因為滲碳 淬火工藝省去了原本安排在滲碳和淬火之間的一道高 溫回火工序，減少了一次加熱和冷卻過程，并將滲碳 和淬火工藝放在一起進行，從原來的兩次入爐變成了 一次入爐，大大減少了因頻繁加熱和冷卻導致的熱應 力，控制了熱變形。

通過上述預處理工藝、工件裝爐碼放方式、滲碳 預熱、滲碳淬火工藝對變形影響的試驗，改進了熱處 理工藝，有效控制了17CrNiMo6鋼制造的軸齒輪在滲碳 淬火后產(chǎn)生的嚴重變形，而且改進后的熱處理工藝已 在生產(chǎn)中得到了驗證，并且應用于生產(chǎn)。

▍結論

（1）與采用常規(guī)正火+高溫回火的預處理工藝相 比，正火930 ℃保溫5 h，然后隨爐冷至500 ℃出爐后空 冷+高溫回火（加熱到400 ℃保溫2 h，再加熱到650 ℃ 保溫9 h，隨爐冷至400 ℃出爐空冷）的預處理工藝有 效地縮短了時間，控制了變形。

（2）采用吊裝的工件碼放方式更有利于控制變 形。

（3）滲碳預熱保證了組織轉變的均勻性，有利于 消除熱應力，從而進一步控制了變形。

（4）滲碳淬火工藝與常規(guī)熱處理相比少了高溫回 火的過程，減少了時間，同時成本降低，提高了生產(chǎn) 率，即將滲碳和淬火放在一起能更有效地控制變形

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